Från själva begreppet "atmosfäriskt tryck" följer att luft måste ha vikt, annars skulle den inte kunna sätta press på någonting. Men vi märker inte detta, det verkar för oss att luften är viktlös. Innan du pratar om atmosfärstryck måste du bevisa att luft har vikt, du måste på något sätt väga den. Hur man gör det? Vi kommer att överväga luftvikt och atmosfärstryck i detalj i artikeln och studera dem med hjälp av experiment.
Experience
Vi väger luften i ett glaskärl. Den kommer in i behållaren genom ett gummirör i nacken. Ventilen stänger slangen så att ingen luft kommer in i den. Vi tar bort luften från kärlet med en vakuumpump. Intressant nog förändras pumpens ljud när pumpningen fortskrider. Ju mindre luft som finns kvar i kolven, desto tystare går pumpen. Ju längre vi pumpar ut luften, desto lägre blir trycket i kärlet.
När all luft är borta,stäng kranen, kläm ihop slangen för att blockera lufttillförseln. Väg kolven utan luft och öppna sedan kranen. Luften kommer in med en karaktäristisk visselpipa, och dess vikt kommer att läggas till kolvens vikt.
Sätt först ett tomt kärl med en stängd kran på vågen. Det finns ett vakuum inuti behållaren, låt oss väga det. Låt oss öppna kranen, luften går in och väger innehållet i kolven igen. Skillnaden mellan vikten av den fyllda och tomma kolven kommer att vara luftmassan. Det är enkelt.
Luftvikt och atmosfärstryck
Låt oss nu gå vidare till att lösa nästa problem. För att beräkna luftens densitet måste du dela dess massa i volym. Volymen på kolven är känd eftersom den är markerad på sidan av kolven. ρ=mair /V. Jag måste säga att för att få det så kallade högvakuumet, det vill säga den fullständiga frånvaron av luft i kärlet, behöver du mycket tid. Om kolven är 1,2L är det ungefär en halvtimme.
Vi fick reda på att luft har massa. Jorden drar den, och därför verkar tyngdkraften på den. Luften trycker ner på marken med en kraft lika med luftens vikt. Atmosfäriskt tryck existerar därför. Det visar sig i olika experiment. Låt oss göra en av dessa.
Sprutexperiment
Ta en tom spruta som ett flexibelt rör är fäst vid. Sänk ned sprutans kolv och doppa ned slangen i en behållare med vatten. Dra upp kolven och vattnet börjar stiga genom röret och fyller sprutan. Varför stiger fortfarande vatten, som dras ned av gravitationen, bakom kolven?
I fartyget påverkas det från topp till bottenAtmosfärstryck. Låt oss beteckna det Patm. Enligt Pascals lag överförs trycket som atmosfären utövar på ytan av en vätska oförändrat. Det sprider sig till alla punkter, vilket innebär att det också finns atmosfärstryck inuti röret, och det finns ett vakuum (luftfritt utrymme) i sprutan ovanför vattenskiktet, dvs P \u003d 0. Så det visar sig att atmosfärstryck pressar på vattnet underifrån, men det finns inget tryck ovanför kolven, eftersom det är tomhet där. På grund av tryckskillnaden kommer vatten in i sprutan.
Experimentera med kvicksilver
Luftvikt och barometertryck – hur stora är de? Kanske är det något som kan försummas? När allt kommer omkring har en kubikmeter järn en massa på 7600 kg och en kubikmeter luft - bara 1,3 kg. För att förstå, låt oss modifiera experimentet vi just genomförde. Istället för en spruta, ta en flaska stängd med en kork med ett rör. Anslut slangen till pumpen och börja pumpa luft.
Till skillnad från tidigare erfarenheter skapar vi ett vakuum inte under kolven, utan i hela flaskans volym. Stäng av pumpen och sänk samtidigt ner flaskans rör i en behållare med vatten. Vi kommer att se hur vatten fyllde flaskan genom röret på bara några sekunder med ett karakteristiskt ljud. Den höga hastigheten med vilken hon "bröt" in i flaskan indikerar att atmosfärstrycket är ett ganska stort värde. Erfarenheten visar det.
För första gången mätte atmosfärstrycket, vikten av den italienska forskaren Torricelli. Han hade en sådan upplevelse. Jag tog ett glasrör lite över 1 m långt, förseglat i ena änden. Fyllde den med kvicksilver till brädden. EfterSedan tog han ett kärl med kvicksilver, klämde ihop dess öppna ände med fingret, vände på röret och sänkte det i en behållare. Om det inte fanns något atmosfärstryck skulle allt kvicksilver ha hällt ut, men det hände inte. Det hällde ut delvis, kvicksilvernivån sjönk på en höjd av 760 mm.
Det hände för att atmosfären tryckte på kvicksilvret i behållaren. Det är av denna anledning som i våra tidigare experiment drevs vatten in i röret, varför vatten följde efter sprutan. Men i dessa två experiment tog vi vatten, vars densitet är låg. Kvicksilver har en hög densitet, så atmosfärstrycket kunde höja kvicksilvret, men inte till toppen, utan bara med 760 mm.
I enlighet med Pascals lag överförs trycket som utövas på kvicksilver till alla dess punkter oförändrat. Det betyder att det även finns atmosfärstryck inuti röret. Men å andra sidan balanseras detta tryck av vätskekolonnens tryck. Låt oss beteckna kvicksilverkolonnens höjd som h. Vi kan säga att atmosfärstrycket verkar från botten till toppen, och det hydrostatiska trycket verkar från topp till botten. De återstående 240 mm är tomma. Förresten, detta vakuum kallas också Torricelli-tomrummet.
Formel och beräkningar
Atmosfäriskt tryck Patm är lika med hydrostatiskt tryck och beräknas med formeln ρptgh. ρrt=13600 kg/m3. g=9,8 N/kg. h=0,76 m. Patm=101,3 kPa. Detta är en ganska stor summa. Ett pappersark som ligger på ett bord ger ett tryck på 1 Pa, och atmosfärstrycket är 100 000 pascal. Det visar sig att du behöver sätta100 000 ark papper ovanpå varandra för att producera ett sådant tryck. Nyfiken, inte sant? Atmosfärstrycket och luftvikten är mycket hög, så vatten trycktes in i flaskan med sådan kraft under experimentet.
