Atmosfäriskt tryck är den kraft med vilken vi påverkas av den omgivande luften, det vill säga atmosfären. Artikeln kommer att presentera experiment under vilka vi ska se till att lufttrycket verkligen existerar. Vi kommer att ta reda på vem som mätte det för första gången, vad som händer när atmosfärstrycket är ojämnt fördelat och mycket mer.
Manifestationer av atmosfärstryck
Om luften trycker på allt runt omkring, så väger det något. Är detta verkligen sant, varför verkar det då viktlöst för oss? Låt oss genomföra experiment som visar att atmosfärstryck faktiskt existerar.
Fyll sprutan med vatten till mitten och dra sedan upp kolven. Vattnet kommer att följa kolven. Anledningen till detta är atmosfärstrycket, men när folk ännu inte visste om dess existens sa de att naturen helt enkelt inte tolererar tomhet. Vi vet nu att när kolven stiger skapas ett områdereducerat tryck och atmosfären pressar in vatten i sprutan.
Erfarenhet av ett plastkort och en burk
Fyll en glasburk till toppen med vatten, täck toppen med en bit plast, till exempel ett kort. Låt oss vända på burken och se att kortet håller och inte faller. Vattentryckets kraft kompenseras av atmosfärens tryckkraft. Inget trycker på vattnet ovanifrån, men atmosfären trycker underifrån, som ett resultat hålls kortet. Om luft kommer in mellan plasten och burken kommer kortet att falla av och vattnet rinner ut.
Torricelli-enhet
Den italienske forskaren Torricelli mätte atmosfärstrycket för första gången. Det gjorde han med den så kallade kvicksilverbarometern. Först fyllde Torricelli ett glasrör med kvicksilver till toppen, tog en stor skål med kvicksilver, vände på röret, stängde ner det i skålen och öppnade den nedre änden. Merkurius började sjunka, men kom inte ut helt, utan sjönk till en viss höjd.
Det visade sig att denna nivå är 760 mm. Därför kan atmosfärens tryck hålla en kvicksilverkolonn på 760 mm. Om trycket stiger, kan det hålla en kolumn med större höjd, om det minskar, mindre. Om så är fallet kan dess storlek bedömas utifrån pelarens höjd. Därför mäts trycket i atmosfären och gaserna i praktiken ofta exakt i millimeter kvicksilver. Låt oss fastställa ett förhållande mellan millimeter kvicksilver och de vanliga enheterna för pascal.
Hur millimeter kvicksilver och pascal är relaterade
Atmosfärstrycket höjer kvicksilvret med 760 mm. Det betyder atten kolonn av kvicksilver 760 mm höga pressar med en kraft lika med den normala nivån av atmosfärstryck. 1 mm Hg är trycket som produceras av en 1 mm hög kolonn av kvicksilver. Föreställ dig att höjden på kvicksilverpelaren är 1 mm. Beräkna det hydrostatiska trycket som motsvarar denna höjd.
P=1 mmHg Hydrostatiskt tryck beräknas med formeln: ρgh. ρ är kvicksilvrets densitet, g är accelerationen på grund av gravitationen, h är höjden på vätskekolonnen. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 m. Ersätt dessa data i formeln. Efter konverteringen återstår 13,69,8=133,3 N/m2. N/m2 - det här är Pascal (Pa). Om vi omvandlar atmosfärstryck till hektopascal, då 1 mm Hg. Konst. motsvarar 1,333 hPa.
Hg och väder
Torricelli tittade på avläsningarna från kvicksilverbarometern under lång tid. Han märkte en intressant sak. När kvicksilverkolonnen sjunker, det vill säga när atmosfärstrycket blir lågt, kommer efter ett tag dåligt väder. När kvicksilverkolonnen stiger ersätts dåligt väder efter en tid med bra väder. Det vill säga, mätningen av atmosfärstryck låter dig göra en väderprognos.
Nu mäter meteorologiska tjänster dygnet runt, var tredje timme, atmosfärstrycket. Jules Vernes bok Den femtonårige kaptenen beskriver observationen av barometern och vädret. Huvudpersonen i boken upptäckte att om kvicksilverkolonnen faller snabbt, så försämras vädret kraftigt, men inte länge, om kvicksilvernivån minskar långsamt, under flera dagar, dåvädret kommer att försämras gradvis, men varar länge.
Vad händer när atmosfärstrycket är ojämnt fördelat
Låt oss överväga en synoptisk karta. Den innehåller värdena för atmosfärstryck i olika områden, städer, länder, kontinenter. Luftmassornas rörelseriktning indikeras med pilar. Varför blåser vinden? Atmosfärstrycket är högre på vissa ställen och mindre på andra. Varifrån den är större, blåser vinden till där den är mindre. Vi ser det i pilarnas riktning på kartan.
Om du tittar på hela planeten kan du se att den är olika i olika delar. Områden med högt tryck är markerade i lila, där vindpilarna snurrar och rör sig medurs. Detta område med högt tryck kallas en anticyklon. Det brukar vara klart väder.
Men Spanien och Portugal. Här observerar vi två kraftigaste anticykloner. Vridningen av luftströmmar är kopplad till jordens rotation.
Och här är två kraftfulla områden med lågt atmosfärstryck - bara 965 hektopascal. Det här är en cyklon, luften i den roterar moturs.
Därmed kan du observera fördelningen av atmosfärstrycket på olika platser på vår planet. Nuförtiden förutsäger meteorologer exakt väderförändringar som inträffar när atmosfärstrycket är ojämnt fördelat.
Tryck vid och över havet
Anta att barometern visar ett tryck på 1006 hPa. Men omtitta på den synoptiska kartan över ett givet område, stad, kan det visa sig att atmosfärstrycket är annorlunda där. Varför händer det här? Faktum är att synoptiska kartor visar värdena för atmosfärstrycket vid havsnivån. Vi kan vara på en viss höjd över havet, så trycket som barometern visar i rummet är mindre än vid havsnivån.
Höjdmätare
Hur mäter man höjden på din plats? Det finns speciella instrument som liknar en barometer, men deras skala är graderad inte i tryckenheter, utan i höjdenheter. Turister och piloter har sådana anordningar. De kallas höjdmätare eller parametriska höjdmätare. När piloten är på marken ställer han höjdmätaren på noll, eftersom hans höjd över marken är noll. Vid behov ställer han in pilen på höjden över havet, beroende på om det är viktigt för honom att veta på vilken höjd flygfältet ligger över havet eller inte. När det gäller långdistansflygningar kan detta vara användbart, särskilt om flygfältet ligger i bergen. Sedan tittar piloten på höjdmätarnålen och bestämmer höjden.
Varför ökar atmosfärstrycket med höjden
Efter att vi lärt oss att när atmosfärstrycket är ojämnt fördelat, vind uppstår, låt oss ta reda på varför trycket minskar med ökande höjd. Luft har vikt, så den attraheras av jorden, utövar tryck på den. Om vi placerar en barometer i ett visst skikt av atmosfären, kommer den att pressas av det skiktet av atmosfären,som är ovan. Det bör noteras att atmosfären inte har några tydliga gränser.
Om vi placerar en barometer vid havsnivån kommer trycket att vara lika med summan av trycket i detta luftlager och trycken i de överliggande lagren av atmosfären. Det vill säga när höjden ökar så minskar trycket. Frågan uppstår: är det möjligt att beräkna atmosfärstrycket enligt formeln Р=ρgh? Nej, eftersom värdet på luftdensiteten inte är konstant i olika skikt av atmosfären. Längst ner är luften under mer tryck, så den är tätare, och på toppen är den mindre tät.
