Atmosfærisk trykk er kraften som vi påvirkes med av luften rundt, det vil si atmosfæren. Artikkelen vil presentere eksperimenter der vi skal forsikre oss om at lufttrykket virkelig eksisterer. Vi vil finne ut hvem som målte det for første gang, hva som skjer når atmosfærisk trykk er ujevnt fordelt, og mye mer.
Manifestasjoner av atmosfærisk trykk
Hvis luften trykker på alt rundt, så veier det noe. Er dette virkelig sant, hvorfor virker det da vektløst for oss? La oss gjennomføre eksperimenter som viser at atmosfærisk trykk faktisk eksisterer.
Fyll sprøyten med vann til midten, og trekk deretter stempelet opp. Vannet vil følge stempelet. Årsaken til dette er atmosfærisk trykk, men da folk ennå ikke visste om dets eksistens, sa de at naturen rett og slett ikke tåler tomhet. Vi vet nå at når stempelet stiger, skapes et områderedusert trykk, og atmosfæren presser vann inn i sprøyten.
Erfaring med et plastkort og en krukke
Fyll en glasskrukke til toppen med vann, dekk toppen med et stykke plast, for eksempel et kort. La oss snu glasset og se at kortet holder seg og ikke faller. Kraften til vanntrykket kompenseres av atmosfærens trykkkraft. Ingenting trykker på vannet ovenfra, men atmosfæren presser nedenfra, som et resultat holdes kortet. Hvis det kommer luft inn mellom plasten og glasset, vil kortet falle av og vannet renner ut.
Torricelli-enhet
Den italienske forskeren Torricelli målte atmosfærisk trykk for første gang. Det gjorde han med det såk alte kvikksølvbarometeret. Først fylte Torricelli et glassrør med kvikksølv til toppen, tok en stor skål med kvikksølv, snudde røret, stupte det ned i bollen og åpnet den nedre enden. Merkur begynte å stige ned, men kom ikke helt ut, men sank ned til en viss høyde.
Det viste seg at dette nivået er 760 mm. Derfor er trykket i atmosfæren i stand til å holde en kvikksølvkolonne på 760 mm. Hvis trykket stiger, kan det holde en kolonne med større høyde, hvis det avtar, mindre. I så fall kan størrelsen bedømmes etter høyden på søylen. Derfor blir trykket i atmosfæren og gassene i praksis ofte målt nøyaktig i millimeter kvikksølv. La oss etablere et forhold mellom millimeter kvikksølv og de vanlige enhetene for pascal.
Hvordan millimeter kvikksølv og pascal er relatert
Atmosfærisk trykk øker kvikksølv med 760 mm. Det betyr aten søyle av kvikksølv 760 mm høye presser med en kraft lik det normale nivået av atmosfærisk trykk. 1 mm Hg er trykket som produseres av en 1 mm høy kolonne av kvikksølv. Tenk deg at høyden på kvikksølvsøylen er 1 mm. Beregn det hydrostatiske trykket som tilsvarer denne høyden.
P=1 mmHg Hydrostatisk trykk beregnes med formelen: ρgh. ρ er tettheten til kvikksølv, g er akselerasjonen på grunn av tyngdekraften, h er høyden på væskekolonnen. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 m. Bytt inn disse dataene i formelen. Etter konverteringen vil 13,69,8=133,3 N/m2 gjenstå. N/m2 - dette er Pascal (Pa). Omregner vi atmosfærisk trykk til hektopascal, så 1 mm Hg. Kunst. tilsvarer 1.333 hPa.
Hg og vær
Torricelli så lenge på avlesningene til kvikksølvbarometeret. Han la merke til en interessant ting. Når kvikksølvkolonnen faller, det vil si når atmosfærisk trykk blir lavt, melder det seg etter en stund dårlig vær. Når kvikksølvsøylen stiger, blir dårlig vær etter en tid erstattet av godt vær. Det vil si at målingen av atmosfærisk trykk lar deg lage en værmelding.
Nå måler meteorologiske tjenester døgnet rundt, hver 3. time, atmosfæretrykket. Jules Vernes bok The Femten-Year Old Captain beskriver observasjonen av barometeret og været. Hovedpersonen i boken oppdaget at hvis kvikksølvsøylen faller raskt, forverres været kraftig, men ikke lenge, hvis kvikksølvnivået synker sakte, over flere dager, daværet vil forverres gradvis, men vare lenge.
Hva skjer når atmosfærisk trykk er ujevnt fordelt
La oss vurdere et synoptisk kart. Den inneholder verdiene for atmosfærisk trykk i forskjellige områder, byer, land, kontinenter. Bevegelsesretningen til luftmasser er angitt med piler. Hvorfor blåser vinden? Atmosfærisk trykk er større noen steder og mindre andre. Fra der den er større, blåser vinden til der den er mindre. Vi ser det i retning av pilene på kartet.
Hvis du ser på hele planeten, kan du se at den er forskjellig i forskjellige deler. Områder med høytrykk er markert med lilla, der vindpilene virvler og beveger seg med klokken. Dette området med høyt trykk kalles en antisyklon. Det er vanligvis klart vær.
Men Spania og Portugal. Her observerer vi to kraftigste antisykloner. Vridningen av luftstrømmer er forbundet med jordklodens rotasjon.
Og her er to kraftige områder med lavt atmosfærisk trykk - bare 965 hektopascal. Dette er en syklon, luften i den roterer mot klokken.
Dermed kan du observere fordelingen av atmosfærisk trykk på forskjellige steder på planeten vår. I dag forutsier meteorologer nøyaktig værendringer som oppstår når atmosfærisk trykk er ujevnt fordelt.
Trykk ved og over havet
Anta at barometeret viser et trykk på 1006 hPa. Men hvisse på det synoptiske kartet over et gitt område, by, kan det vise seg at det atmosfæriske trykket er annerledes der. Hvorfor skjer dette? Faktum er at synoptiske kart viser verdiene av atmosfærisk trykk ved havnivå. Vi kan være i en viss høyde over havet, så trykket som barometeret viser i rommet er mindre enn ved havoverflaten.
Høydemåler
Hvordan måle høyden på posisjonen din? Det er spesielle instrumenter som ligner på et barometer, men deres skala er gradert ikke i trykkenheter, men i høydeenheter. Turister og piloter har slike enheter. De kalles høydemålere eller parametriske høydemålere. Når piloten er på bakken, setter han høydemåleren til null, fordi høyden hans over bakken er null. Ved behov setter han pilen til høyden over havet, avhengig av om det er viktig for ham å vite i hvilken høyde flyplassen er over havet, eller ikke. Ved langdistanseflyvninger kan dette være nyttig, spesielt hvis flyplassen er i fjellet. Deretter, ser på høydemålerenålen, bestemmer piloten høyden.
Hvorfor øker atmosfærisk trykk med høyden
Etter at vi fikk vite at når det atmosfæriske trykket er ujevnt fordelt, oppstår det vind, la oss finne ut hvorfor trykket avtar med økende høyde. Luft har vekt, så den tiltrekkes av jorden, utøver press på den. Hvis vi plasserer et barometer i et bestemt lag av atmosfæren, vil det bli presset av det laget av atmosfæren,som er over. Det skal bemerkes at atmosfæren ikke har noen klare grenser.
Hvis vi plasserer et barometer ved havnivå, vil trykket være lik summen av trykket i dette luftlaget og trykket i de overliggende lagene av atmosfæren. Det vil si at når høyden øker, synker trykket. Spørsmålet oppstår: er det mulig å beregne det atmosfæriske trykket i henhold til formelen Р=ρgh? Nei, fordi verdien av lufttettheten ikke er konstant i forskjellige lag av atmosfæren. På bunnen er luften under mer trykk, så den er tettere, og på toppen er den mindre tett.
