is de eenheidsmaat, waarmee de druk gemeten wordt, waaraan een vloeistof, een gas of stoom onderworpen is. Het is de druk, die door de dampkring of atmosfeer(i) op de aardoppervlakte wordt uitgeoefend.
Om voor vergelijking geschikte opgaven te verkrijgen, neemt men niet de werkelijke druk van de dampkring op de betreffende plaats aan, maar de gemiddelde druk, die op 45o breedte en op zeeniveau heerst bij een temperatuur van 0 gr. Als eenheidsmaat geldt algemeen die druk, die evenwicht maakt met een kwikzilverzuil van 760 mm hoogte. De drukking van de dampkring bedraagt volgens het bovenstaande 1,0333 kg per cm2. Om practische redenen stelt men echter de druk van één atmosfeer dikwijls op 1 kg per cm2.Atmosferische eb en vloed.
Terwijl de luchtdrukveranderingen op plaatsen buiten de tropen gewoonlijk onregelmatig zijn, met dikwijls grote stijgingen en dalingen, die verbonden zijn met de weersveranderingen, vertoont de luchtdruk in de tropen zeer regelmatige schommelingen, die door een barograaf geregistreerd worden als een vrij regelmatige vlakke golflijn, met dagelijks twee toppen, om ongeveer 10 uur en 22 uur, en twee dalen, om ongeveer 4 en 16 uur (alles plaatselijke tijd); van de toppen is die van 10 uur in den regel iets hoger dan de andere. Het geheel maakt sterk de indruk van een eb- en vloed-achtig verschijnsel. Bij nader onderzoek van het waarnemingsmateriaal van gematigde en hogere breedten blijkt dit verschijnsel algemeen op aarde voor te komen; het wordt buiten de tropen alleen veelal gemaskeerd door grovere drukveranderingen. In de tropen kunnen de betrokken drukschommelingen enige millimeters bedragen. Wil men dit verschijnsel inderdaad als een eb en vloed verklaren, dan kan het echter niet aan de maan toegeschreven worden (zoals met de oceanische eb en vloed voor het grootste deel het geval is) aangezien de periode van deze schommeling precies samenvalt met een halve zonnedag en dus de tijden van de maxima en minima niet met de maanstand verschuiven. Met zeer veel moeite is statistisch een klein effect gevonden, dat als maangetijden kan worden geïnterpreteerd, maar de betrokken drukveranderingen zijn minimaal, in de tropen hoogstens 0,13 mm, op gematigde breedten (Greenwich, Potsdam, Hamburg) slechts 0,02 mm.
De moeilijkheid is nu, te verklaren hoe het komt dat het effect van de zon zoveel sterker is, terwijl het in de oceanen juist andersom is. Nu is om te beginnen de drukschommeling niet een zuiver halfdaagse schommeling. Bij harmonische analyse blijken er twee „golven” aanwezig te zijn, die samen (gesuperponeerd) het waargenomen effect geven, nl.
1. een 24-uurs-schommeïing, die alleen het gevolg is van de dagelijkse gang in de temperatuur, een enkeldaagse thermische drukgolf dus, die sterk beïnvloed wordt door locale omstandigheden en door het weer, en des te beter ontwikkeld is naarmate het zonniger is ter plaatse (het maximum valt in den regel in de ochtend, het minimum in de namiddag of avond, het verschil kan in de allergunstigste gevallen boven land 3 mm worden);
2. een 12-uurs-schommeling, die althans gedeeltelijk opgewekt wordt door de aantrekking van de zon. Deze is weinig afhankelijk van locale en tijdelijke omstandigheden en te vergelijken met een eb en vloed; zij treedt het duidelijkst op in waarnemingen op zee, alwaar het eerste effect bijna geen gewicht in de schaal legt. De betrokken drukverschillen (twee maal de „amplitudo”) belopen op gematigde breedten iets van de orde van ½ mm, in de tropen meer. Deze zonsgetijden in onze atmosfeer zijn echter zeer versterkt (ongeveer een factor 100) door de (in zekere zin toevallige) omstandigheid, dat de atmosfeer als geheel met deze 12-uurs-schommelingen juist in resonantie is (de periode der maangetijden is 12,4 uur. hier treedt deze resonantie dus niet op). Aangezien de „eigenperiode” van de atmosfeer (die volgens het voorgaande dus juist 12 uur is) afhangt van de temperatuurverdeling in de hogere luchtlagen, kan zij ons iets leren omtrent die temperatuurverdeling, speciaal wat betreft de betrekkelijk hoge temperaturen tussen 35 en 70 km (z atmosfeer).
De getijden in de atmosfeer spelen een belangrijke rol bij de verklaring van de dagelijkse schommelingen van het aardmagnetische veld (zgn. „dynamo-theorie”, z aardmagnetisme).
DR P. GROEN
Atmosferiliën
zijn de normale bestanddelen van de dampkring, zoals stikstof, zuurstof, waterdamp, koolzuur, ammoniak, salpeterzuur, salpeterigzuur enz. In het bijzonder wordt daarbij dan gedacht aan de chemische en physische inwerkingen, zoals corrosie, verwering, verbranding, ademhaling van dieren en assimilatie van planten (z atmosfeer).
Atmosferische machine
In 1712 bouwde Thomas Newcomen een pompmachine van zodanige grootte, dat zij kon dienen voor het ontwateren van mijnen. Deze machine bestond uit een afzonderlijke stoomketel, waarin stoom werd gevormd vrijwel zonder overdruk, zodat de hoogste temperatuur slechts weinig meer dan 100 gr. C. werd; boven de ketel stond een vertikale cylinder, waarin een zuiger op en neer kon bewegen; de cylinder was van boven open en van onderen gesloten, maar door de bodem stak een verbindingspijp met de ketel, in welke pijp een afsluitkraan was aangebracht; aan de zuiger was een stang bevestigd, die met een ketting was opgehangen aan het ene uiteinde van een ongeveer gelijkarmige balans; aan het andere uiteinde van deze balans hing aan een ketting en een lange stang een pompzuiger, die op en neer ging in een pompcylinder onder in de mijnput.
Als de stoomzuiger door de zwaardere pompzuiger omhoog werd geheven en de kraan tussen ketel en stoomcilinder geopend was, drong stoom uit de ketel in de open komende ruimte onder de stoomzuiger. Was deze zuiger in de hoogste stand gekomen en de cylinder geheel met stoom gevuld, dan werd water tegen de buitenwand van de stoomcilinder gespoten waardoor de stoom binnenin condenseerde, een vacuüm ontstond en dientengevolge de stoomzuiger door de druk van de atmosfeer naar beneden werd gedrukt, waarbij de pompzuiger omhoog ging, het water uit de pompcylinder werd weggedreven en door de afvoerleiding wegvloeide. De werking herhaalde zich als de stoom- en waterkranen van de machine werden omgezet. Voor het bedienen van deze kranen was aanvankelijk de handkracht van een man nodig.
De arbeid voor het opvoeren van het water werd dus door de atmosferische druk geleverd; de stoom was alleen nodig om bij het condenseren een vacuüm onder de zuiger te doen ontstaan. Daarom duidt men deze machine niet als stoommachine aan maar als atmosferische machine.
Hoewel Newcomen’s machine zeer onvolkomen was, zijn er talrijke uitvoeringen van gebouwd, zowel voor Engeland als voor het continent. Meer dan 60 jaar lang is zij het enige hulpmiddel geweest om kolen- en tinmijnen droog te houden en de watervoorziening van steden te verzorgen. In 1776 is door het onvermoeide streven van Steven Hoogendijk, den stichter van het Bataafs Genootschap voor proefondervindelijke wijsbegeerte, een Newcomen-pompmachine opgesteld aan de Oostpoort te Rotterdam ter vervanging van de windmolens voor het bemalen van de polder. In 1781 is een dergelijke machine opgesteld op het landgoed „Groenendaal” bij Heemstede. (Zie hierover de studie van ir F. Muller, De eerste stoommachines in ons land, in De Ingenieur van 8 Oct. 1937).
Tegen het einde van de 18de eeuw zijn atmosferische machines gebouwd, die in plaats van een op en neer gaande pompzuiger een as met vliegwiel aandreven door middel van een drijfstang en kruk; deze machines dienden als ophaalwerktuig voor het transport in mijnschachten.
De atmosferische machine is het eerste werktuig geweest waarmede water kon worden opgevoerd „door middel van vuur”; zij verbruikte per waterpaardekracht-uur ongeveer 50 maal zoveel brandstof als onze moderne poldergemalen. Met deze „vuurmachines” is de weg geopend voor talloze verbeteringen, die het aanzijn hebben gegeven aan de tegenwoordige stoommachines.
PROF. IR F. WESTENDORP
Lit.: H. W. Dickinson, A short History of the Steam Engine, (Cambridge 1938).
