Windmeter

 

Anemometer
Dit is een instrument om de windsnelheid te meten. Er zijn verschillende typen anemometers, waarbij van verschillende meetprincipes gebruik wordt gemaakt. Sommige anemometers meten de windsnelheid niet rechtstreeks, maar via metingen van warmte, druk of geluid: resp. de hittedraadanemometer, de perslucht-anemometer en de sonische anemometer. Andere anemometers maken gebruik van de druk die de wind op een voorwerp of een oppervlak uitoefent, zoals de drukbalanemometer, de drukbuisanemometer en de drukplaatanemometer. Weer andere meten de omwentelingssnelheid (rotatiesnelheid) van een propeller of een set cups (de rotatieanemometer). Voorbeelden van dit type zijn de propelleranemometer en de cupanemometer. Voor meteorologische waarnemingen gebruikt men meestal een cupanemometer. Volgens internationale afspraken wordt de windsnelheid gemeten op 10 m boven het aardoppervlak of naar deze hoogte herleid. 

Eolische anemometer
Een windsnelheidsmeter die gebruik maakt van het principe van de eolische geluiden. Eolische tonen, die ontstaan doordat de lucht langs een obstakel strijkt, zijn een functie van de windsnelheid. De eolische anemometer wordt in de moderne meteorologie niet meer gebruikt.

Drukbalanemometer
Deze anemometer werkt op de drukkracht van de wind. Het wordt geplaatst op een verticaal geplaatst verend onderstel, waarop een bol is bevestigd. Ten gevolge van de winddruk zal de bol zich verplaatsen en is hierdoor een maat voor de windsnelheid.

Drukbuisanemometer
Wederom een anemometer waarbij gebruik wordt gemaakt van de winddruk. Een buis wordt met behulp van een windvaan met de opening tegen de wind in gehouden. In de buis zal een overdruk ontstaan, doordat de binnenkomende lucht de buis niet onbelemmerd kan verlaten. Dit type anemometer werd al in 1890 geconstrueerd door de Engelsman Dines.

Drukplaatanemometer
Dit type anemometer is zeer oud. Dit principe werd al gebruikt in 1450 door de Italiaan Leon Battista Alberti. Leonardo da Vinci (1452-1519) experimenteerde korte tijd later met de drukplaat. Het principe gaat als volgt, de winddruk brengt een verticaal, scharnierend opgehangen plaat uit de neutrale stand. Door de winddruk komt de plaat onder een bepaalde hoek te hangen en is de maat voor de windsnelheid. De wildse vaan is een voorbeeld van een drukplaatanemometer. 

Hittedraadanemometer
Een anemometer, waarbij de warmte-overdracht wordt gemeten van een elektrisch verwarmde metaaldraad aan de omringende lucht. Bij hoge windsnelheden wordt meer warmte aan de langsstromende lucht afgestaan dan bij lagere windsnelheden. Ook hierbij is het gemeten warmteverlies een maat voor de windsnelheid.

Hittefilmanemometer
Het principe van deze anemometer is hetzelfde als de hittedraadanemometer. Er wordt echter bij de hittefilmanemometer gebruik gemaakt van een metalen strip in plaats van een draad.

Persluchtanemometer
Dit is een anemometer, waarbij perslucht, die onder in een poot van een verticaal opgestelde T-vormige buis wordt geblazen. De lucht moet dan wegstromen via de twee horizontale buizen, waarin de statische druk wordt gemeten. Wanneer er nu wind is evenwijdig aan de buis (precies gericht op één van de twee armen) zal er in de horizontale buizen een drukverschil ontstaan. Dit is dan een maat voor de windsnelheid.

Rotatie-anemometer
Een anemometer, waarbij de rotatiesnelheid van een set cups (meestal drie) of halve bollen, die aan een as loodrecht op de windrichting is bevestigd, een maat voor de snelheid van de lucht die er langs stroomt geeft.

Sonische anemometer
Dit is een anemometer, waarbij men gebruik maakt van hoogfrequente (ultrasonische) geluidspulsen. Hierbij wordt het tijdsverloop tussen het verzenden en ontvangen van een geluidspuls over een bepaalde afstand wordt gemeten. Als de geluidspuls wordt verzonden met de wind mee, dan zal de tijdsduur korter zijn dan tegen de wind in. Op die manier is dit tijdsverloop dus een maat voor de snelheid van de wind.

Propelleranemometer
Dit is een rotatieanemometer en bestaat uit een propeller, die op de neus van een windvaan, dwars op de lengte-as van de vaan is geplaatst. De rotatiesnelheid van de propeller is een maat voor de windsnelheid. 

Windschalen



Informatieve sites:
http://www.hmcz.nl/Windroos/windroos.html 
http://www.actuelewaterdata.nl/
http://home.wanadoo.nl/haj.quast/pages/windschaal.htm

Thermometer

 

thermometerEen thermometer is een instrument waarmee de temperatuur wordt gemeten. De eerste eenvoudige thermometer werd vervaardigd door Galileï in het jaar 1592. Hij bestond uit een reservoir met daaraan een niet afgesloten capillair. Het principe berustte op de uitzetting van lucht. In het jaar 1659 werd de eerste kwikthermometer gemaakt door Bouillon. Ook bij dit model was het capillair aan de bovenkant niet afgesloten. De eerste gesloten thermometer werd ontworpen door Boyle in 1655. Deze thermometer had als vulvloeistof ethylalcohol.Er bestaan vele soorten thermometers, met elk hun eigen gebruiksmogelijkheden.

Enkele soorten thermometers zijn:
1. Glasthermometer
2. Elektronische thermometer
3. Deformatiethermometer
4. Zeewaterthermometer
5. Diepzeethermometer
6. Grondthermometer
7. Grasminimumthermometer
8. Katathermometer 
9. Thermograaf

thermometer1. Glasthermometer
vloeistofthermometer, waarvan het omhulsel het reservoir met capillair en vaak ook de afleesschaal gemaakt van glas. De vulvloeistof is kwik of alcohol (een andere organische vloeistof). De schaalverdeling is meestal aangebracht op een stuk opaalglas, zo dicht mogelijk achter het capillair.Voorbeelden zijn de droge-bolthermometer, de natte-bolthermometer, de maximum-en minimumthermometer.

thermometer2. Elektronische thermometer
Instrument, waarmee de heersende temperatuur wordt gemeten met behulp van elektrische elementen.Deze thermometer kan de temperatuur meten op grote hoogte. Voorbeelden zijn de elektronische weerstandsthermometer en de thermokoppel. 

3. Deformatiethermometer
Thermometer, waarbij gebruik wordt gemaakt van de verandering van vorm van bepaalde stoffen bij verandering van temperatuur. De mate van de vormverandering is dan een indicatie voor de heersende temperatuur. Voorbeelden van deformatiethermometers zijn de bimetaalthermometer, de Bourdonthermometer en de kwik-in-staal thermometer.

4. Zeewaterthermometer
Instrument voor het meten van de temperatuur van het oppervlaktewater in de zee. De zeewaterthermometer bestaat uit twee delen: de thermometer zelf en een metalen huis met waterreservoir. De thermometer behoort tot de glasthermometer met in het capillair boven het kwik een hoeveelheid stikstof onder lage druk, waardoor het breken van de kwikdraad wordt voorkomen. De schaal loopt van -4°C tot +36°C, onderverdeeld in 1/5 delen van een graad.Tijdens het aflezen blijft het waterreservoir gevuld met water, zodat de thermometer zich niet snel aan de temperatuur van de lucht kan aanpassen.

5. Diepzeethermometer
Een glasthermometer, gevuld met kwik, waarmee op zeer grote diepten de temperatuur van het zeewater wordt gemeten. Ook deze thermometer bestaat uit twee delen: een hoofdthermometer en een hulpthermometer.De hulpthermometer is ervoor bestemd om gedurende de aflezing de omgevingstemperatuur van de hoofdthermometer te bepalen om zo een correctie bij de aflezing van de hoofdthermometer te kunnen maken, want de aflezing vind boven water plaats, terwijl de meting op grote diepte gedaan wordt.

6. Grondthermometer
Instrument, waarmee de grondtemperatuur wordt gemeten. Het is een glasthermometer met een verlengde steel, gevuld met kwik. Het reservoir is ingegraven op een diepte van 50 cm of 100 cm.

7. Grasminimumthermometer
Thermometer om de minimumtemperatuur vlak boven het maaiveld (gras) te meten. Het is een minimumthermometer gevuld met alcohol.

8. Katathermometer
Glasthermometer, waarmee de afkoelingssnelheid wordt gemeten. Deze glasthermometer is gevuld met alcohol en heeft een normale schaalverdeling.

9. Thermograaf
Bimetaalthermometer (zelfregistrerend). De temperatuur wordt op een papierstrook geregistreerd.

Temperatuurschalen

Er bestaan vier verschillende temperatuurschalen, namelijk:

Celsius
Anders Celsius, 1701-1744, Zweedse astronoom en fysicus, hoogleraar sterrenkunde te Uppsala en tevens directeur van de onder zijn leiding gebouwde sterrenwacht.

CelsiusCelsius maakte de bekendste temperatuurschaal. Eerst deed Celsius kwik of gekleurde alcohol in een dunne glazen buis (van boven gesloten en aan de onderzijde voorzien van een hol bolletje). Daarna liet hij water afkoelen tot er ijsvorming optrad. Op een naast de buis aangebrachte meetstrook duidde hij dit punt aan met 0 (vriespunt van zuiver water). Vervolgens liet hij het zuivere water tot het kookpunt stijgen, bij dit punt zette hij op de strook 100 (kookpunt van zuiver water). De ruimte tussen deze twee meetpunten werd in 100 gelijke delen verdeeld, de zogenaamde graden.


FahrenheitFahrenheit
Daniel Gabriel Fahrenheit, 1686-1736, Duits natuurkundige

Fahrenheit zette bij het stolpunt +32°F en bij het kookpunt +212°F. De ruimte tussen de twee punten werd in 80 gelijke delen verdeeld. Fahrenheit wordt o.a. in Angelsaksische landen gebruikt. Hij maakte de eerste naar hem vernoemde thermometer in het jaar 1709.

Kelvin
KelvinLord William Thomson Kelvin, 1824-1907, Engels wiskundige en natuurkundige

Kelvin ging uit van de laagst mogelijke temperatuur, waarbij alle bewegingen van moleculen tot stilstand komen (de temperatuur, waarbij de druk van een ideaal gas nul is). Dit absolute nulpunt bevindt zich bij -273°C (eigenlijk -273,15°C). De delen van de schaal zijn echter even groot als bij de schaal van Celsius. Om op graden Kelvin te komen moet er simpel het getal 273 bij een bepaalde graad Celsius opgeteld worden. Een voorbeeld: 0C° is gelijk aan 273 K.

ReaumurReaumur
René-Antoine Ferchauld de, 1683-1757, Frans natuurkundige en zoöloog

Reaumur ging evenals Celsius uit van het vriespunt van zuiver water als nulpunt, maar zette bij het kookpunt 80.