Atmosfære er en gassky som omgir jorden. Vekten av luft, hvis høyde overstiger 900 km, har en kraftig effekt på innbyggerne på planeten vår. Vi føler ikke dette, tar livet på bunnen av lufthavet som en selvfølge. En person føler ubehag når han klatrer høyt i fjellet. Mangel på oksygen provoserer rask tretthet. Samtidig endres atmosfærisk trykk betydelig.
Fysikk omhandler atmosfærisk trykk, dets endringer og innvirkningen på jordens overflate.
I løpet av fysikk på videregående blir det lagt stor vekt på studiet av atmosfærens handling. Funksjoner ved definisjonen, avhengighet av høyde, påvirkning på prosesser som skjer i hverdagen eller i naturen, forklares på grunnlag av kunnskap om atmosfærens handling.
Når begynner folk å studere atmosfærisk trykk? Grad 6 - tid for å bli kjent med atmosfærens særegenheter. Denne prosessen fortsetter i spesialiserte videregående skoleklasser.
Studiehistorikk
De første forsøkene på å etablere atmosfærisk lufttrykk ble gjort i 1643 etter forslag fra den italienske evangelistenTorricelli. Et glassrør forseglet i den ene enden var fylt med kvikksølv. Etter å ha stengt på den andre siden, ble den senket ned i kvikksølv. I den øvre delen av røret, på grunn av den delvise utstrømningen av kvikksølv, dannet det seg et tomt rom som fikk følgende navn: «Torricellian void».
På dette tidspunktet dominerte teorien til Aristoteles i naturvitenskapen, som mente at "naturen er redd for tomhet." Ifølge hans synspunkter kan det ikke være et tomt rom som ikke er fylt med materie. Derfor prøvde de i lang tid å forklare tilstedeværelsen av tomhet i et glassrør med andre ting.
Det er ingen tvil om at dette er et tomt rom, det kan ikke fylles med noe, fordi ved begynnelsen av eksperimentet fylte kvikksølvet sylinderen fullstendig. Og, som strømmet ut, tillot ikke andre stoffer å fylle den ledige plassen. Men hvorfor strømmet ikke alt kvikksølvet inn i fartøyet, for det er ingen hindringer for dette heller? Konklusjonen tyder på seg selv: kvikksølv i røret, som i kommuniserende kar, skaper det samme trykket på kvikksølvet i karet som noe utenfra. På samme nivå er det bare atmosfæren som kommer i kontakt med kvikksølvoverflaten. Det er trykket hennes som hindrer stoffet i å renne ut under påvirkning av tyngdekraften. Gass er kjent for å skape den samme handlingen i alle retninger. Det påvirker kvikksølvoverflaten i fartøyet.
Høyden på en kvikksølvsylinder er omtrent 76 cm. Det legges merke til at denne indikatoren varierer over tid, derfor endres atmosfærisk trykk. Det kan måles i cm kvikksølv.kolonne (eller i millimeter).
Hvilke enheter skal brukes?
Det internasjonale systemet med enheter er internasjon alt, så det innebærer ikke bruk av millimeter kvikksølv. Kunst. når du skal bestemme trykk. Enheten for atmosfærisk trykk settes på samme måte som det skjer i faste stoffer og væsker. Måling av trykk i pascal er akseptert i SI.
For 1 Pa tas et slikt trykk som skapes av en kraft på 1 N per område på 1 m2.
Finn ut hvordan måleenheter henger sammen. Trykket i væskekolonnen stilles inn i henhold til følgende formel: p=ρgh. Kvikksølvtetthet ρ=13600 kg/m3. La oss ta en kolonne av kvikksølv 760 millimeter lang som et referansepunkt. Herfra:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292,8 Pa
For å registrere atmosfærisk trykk i pascal, vurder: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Eksempel på problemløsning
Bestem kraften som atmosfæren virker med på overflaten av et tak som måler 10x20 m. Atmosfærens trykk antas å være 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Analyse
For å bestemme virkningskraften må du stille inn det atmosfæriske trykket i pascal. Tatt i betraktning det faktum at 1 millimeter Hg. lik 133,3 Pa, har vi følgende: p=98642 Pa.
Beslutning
Bruk formelen for å bestemme trykk:
p=F/s, Siden arealet av taket ikke er oppgitt, la oss anta at det er et rektangel. Arealet til denne figuren bestemmes av formelen:
s=ab.
Erstatt verdien av området iberegningsformel:
p=F/(ab), hvorfra:
F=pab.
Beregn: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Svar: trykkkraften til atmosfæren på taket av huset er 1,97 MN.
Målemetoder
Eksperimentell bestemmelse av atmosfærisk trykk kan utføres ved å bruke en kvikksølvkolonne. Hvis du fikser skalaen ved siden av, blir det mulig å fikse endringene. Dette er det enkleste kvikksølvbarometeret.
Det var Evangelista Torricelli som ble overrasket over å se endringene i atmosfærens handling, og koblet denne prosessen med varme og kulde.
Atmosfærisk trykk ved havoverflatenivå ved 0 grader Celsius ble k alt optim alt. Denne verdien er 760 mmHg. Norm alt atmosfærisk trykk i pascal anses å være lik 105 Pa.
Det er kjent at kvikksølv er ganske skadelig for menneskers helse. Som et resultat kan ikke åpne kvikksølvbarometre brukes. Andre væsker har mye mindre tetthet, så røret fylt med væske må være langt nok.
For eksempel bør vannsøylen laget av Blaise Pascal være ca. 10 m høy. Uleiligheten er åpenbar.
Væskefritt barometer
Et bemerkelsesverdig skritt fremover er ideen om å bevege seg bort fra væske når man lager barometre. Evnen til å produsere en enhet for å bestemme trykket i atmosfæren er implementert i aneroidbarometre.
Hoveddelen av denne måleren er flatboks som luften pumpes ut fra. For at den ikke skal presses av atmosfæren, er overflaten laget korrugert. Boksen er forbundet med et system av fjærer til en pil som indikerer trykkverdien på skalaen. Sistnevnte kan graderes i alle enheter. Atmosfærisk trykk kan måles i pascal med en passende måleskala.
Løftehøyde og atmosfærisk trykk
Endringen i atmosfærens tetthet når du stiger opp fører til en reduksjon i trykket. Inhomogeniteten til gasskonvolutten tillater ikke å innføre en lineær endringslov, siden graden av trykkreduksjon avtar med økende høyde. På jordoverflaten, når den stiger, for hver 12. meter, faller effekten av atmosfæren med 1 mm Hg. Kunst. I troposfæren skjer en lignende endring hver 10,5 meter.
Nær jordoverflaten, i høyden til et fly, kan en aneroid utstyrt med en spesiell skala bestemme høyden ved atmosfærisk trykk. Denne enheten kalles en høydemåler.
En spesiell enhet på jordens overflate lar deg stille høydemåleren til null, slik at du senere kan bruke den til å bestemme høyden på oppstigningen.
Eksempel på problemløsning
Ved foten av fjellet viste barometeret et atmosfærisk trykk på 756 millimeter kvikksølv. Hva blir verdien i en høyde på 2500 meter over havet? Det kreves å registrere atmosfærisk trykk i pascal.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Beslutning
For å bestemme barometerstanden i høyden H, tar vi hensyn til dettrykket faller med 1 mm Hg. hver 12. meter. Derfor:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, from:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
For å registrere det oppnådde atmosfæriske trykket i pascal, gjør følgende:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Svar: 72619 Pa.
Atmosfærisk trykk og vær
Bevegelsen av atmosfæriske luftlag nær jordoverflaten og ujevn oppvarming av luft i forskjellige områder fører til endringer i værforholdene i alle deler av planeten.
Trykk kan variere med 20-35 mmHg. på lang sikt og med 2-4 millimeter kvikksølv. i løpet av dagen. En frisk person oppfatter ikke endringer i denne indikatoren.
Atmosfærisk trykk, hvis verdi er under normalen og ofte endres, indikerer en syklon som har dekket en viss en. Ofte er dette fenomenet ledsaget av overskyet og nedbør.
Lavtrykk er ikke alltid et tegn på regnvær. Dårlig vær avhenger mer av den gradvise nedgangen i den aktuelle indikatoren.
Et kraftig fall i trykket til 74 centimeter Hg. og under truer det med storm, byger som vil fortsette selv når indikatoren allerede begynner å stige.
Endring i været til det bedre kan identifiseres med følgende tegn:
- etter en lang periode med dårlig vær, er det en gradvis og jevn økning i atmosfærisk trykk;
- trykket øker i tåkete sørpete vær;
- i perioden med sørlig vind stiger den aktuelle indikatoren flere dager på rad;
- en økning i atmosfærisk trykk under vindfullt vær er et tegn på behagelig vær.
