Atmosfär är ett gasmoln som omger jorden. Luftens vikt, vars höjd överstiger 900 km, har en kraftfull effekt på invånarna på vår planet. Vi känner inte detta, att ta livet på botten av lufthavet som en självklarhet. En person känner obehag när han klättrar högt i bergen. Brist på syre framkallar snabb trötthet. Samtidigt förändras atmosfärstrycket avsevärt.
Fysik handlar om atmosfärstryck, dess förändringar och påverkan på jordens yta.
Under gymnasiets fysik ägnas stor uppmärksamhet åt studiet av atmosfärens verkan. Funktioner i definitionen, beroende av höjd, påverkan på processer som sker i vardagen eller i naturen, förklaras utifrån kunskap om atmosfärens verkan.
När börjar folk studera atmosfärstryck? Årskurs 6 - dags att bekanta sig med atmosfärens egenheter. Denna process fortsätter i specialiserade gymnasieklasser.
Studiehistorik
De första försöken att fastställa atmosfäriskt lufttryck gjordes 1643 på förslag av den italienska evangelistenTorricelli. Ett glasrör förseglat i ena änden fylldes med kvicksilver. Efter att ha stängts på andra sidan sänktes den ner i kvicksilver. I den övre delen av röret bildades på grund av det partiella utflödet av kvicksilver ett tomt utrymme, som fick följande namn:”Torricellian void”.
Vid den här tiden dominerade Aristoteles teori inom naturvetenskapen, som trodde att "naturen är rädd för tomheten." Enligt hans åsikter kan det inte finnas något tomt utrymme som inte är fyllt med materia. Därför försökte de under lång tid förklara förekomsten av tomhet i ett glasrör med andra saker.
Det råder ingen tvekan om att detta är ett tomt utrymme, det kan inte fyllas med någonting, för i början av experimentet fyllde kvicksilvret helt cylindern. Och strömmade ut tillät inte andra ämnen att fylla den lediga platsen. Men varför hällde inte allt kvicksilver i kärlet, för det finns inga hinder för detta heller? Slutsatsen antyder sig själv: kvicksilver i röret, som i kommunicerande kärl, skapar samma tryck på kvicksilvret i kärlet som något från utsidan. På samma nivå kommer bara atmosfären i kontakt med kvicksilverytan. Det är hennes tryck som hindrar ämnet från att rinna ut under påverkan av gravitationen. Gas är känt för att skapa samma verkan i alla riktningar. Det påverkar kvicksilverytan i kärlet.
Höjden på en kvicksilvercylinder är cirka 76 cm. Det märks att denna indikator varierar över tiden, därför ändras atmosfärstrycket. Det kan mätas i cm kvicksilver.kolumn (eller i millimeter).
Vilka enheter ska man använda?
Det internationella systemet med enheter är internationellt, så det innebär inte användning av millimeter kvicksilver. Konst. vid bestämning av tryck. Enheten för atmosfärstryck ställs in på samma sätt som det händer i fasta ämnen och vätskor. Mätning av tryck i pascal accepteras i SI.
För 1 Pa tas ett sådant tryck som skapas av en kraft på 1 N per area av 1 m2.
Fastställ hur måttenheter är relaterade. Vätskekolonnens tryck ställs in enligt följande formel: p=ρgh. Kvicksilverdensitet ρ=13600 kg/m3. Låt oss ta en kolumn av kvicksilver 760 millimeter lång som referenspunkt. Härifrån:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292,8 Pa
För att registrera atmosfärstrycket i pascal, överväg: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Exempel på problemlösning
Bestämma den kraft med vilken atmosfären verkar på ytan av ett tak som mäter 10x20 m. Atmosfärens tryck antas vara 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Analys
För att bestämma verkanskraften måste du ställa in atmosfärstrycket i pascal. Med hänsyn till det faktum att 1 millimeter Hg. lika med 133,3 Pa, vi har följande: p=98642 Pa.
Beslut
Använd formeln för att bestämma tryck:
p=F/s, Eftersom arean på taket inte anges, låt oss anta att det är en rektangel. Arean av denna figur bestäms av formeln:
s=ab.
Ersätt värdet på området iberäkningsformel:
p=F/(ab), varifrån:
F=pab.
Beräkna: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Svar: atmosfärens tryckkraft på husets tak är 1,97 MN.
Mätmetoder
Experimentell bestämning av atmosfärstryck kan utföras med hjälp av en kolonn av kvicksilver. Om du fixar skalan bredvid blir det möjligt att fixa ändringarna. Det här är den enklaste kvicksilverbarometern.
Det var Evangelista Torricelli som blev förvånad över att notera förändringarna i atmosfärens verkan, vilket förknippade denna process med värme och kyla.
Atmosfärstrycket vid havsytan vid 0 grader Celsius kallades optim alt. Detta värde är 760 mmHg. Norm alt atmosfärstryck i pascal anses vara lika med 105 Pa.
Det är känt att kvicksilver är ganska skadligt för människors hälsa. Som ett resultat kan öppna kvicksilverbarometrar inte användas. Andra vätskor är mycket mindre täta, så röret fyllt med vätska måste vara tillräckligt långt.
Till exempel bör vattenpelaren skapad av Blaise Pascal vara cirka 10 m hög. Besväret är uppenbart.
Vätskefri barometer
Ett anmärkningsvärt steg framåt är idén om att ta sig bort från vätska när man gör barometrar. Möjligheten att tillverka en anordning för att bestämma atmosfärens tryck är implementerad i aneroidbarometrar.
Huvuddelen av denna mätare är plattlåda från vilken luften pumpas ut. För att den inte ska klämmas av atmosfären görs ytan korrugerad. Lådan är ansluten med ett system av fjädrar till en pil som anger tryckvärdet på skalan. Den senare kan avläggas examen i valfri enhet. Atmosfärstrycket kan mätas i pascal med en lämplig mätskala.
Lyfthöjd och atmosfärstryck
Förändringen i atmosfärens densitet när du reser dig upp leder till ett minskat tryck. Inhomogeniteten hos gashöljet tillåter inte att införa en linjär förändringslag, eftersom graden av tryckminskning minskar med ökande höjd. På jordens yta, när den stiger, för var 12:e meter, sjunker effekten av atmosfären med 1 mm Hg. Konst. I troposfären sker en liknande förändring var 10,5:e meter.
Nära jordens yta, på höjden av ett flygplan, kan en aneroid utrustad med en speciell skala bestämma höjden genom atmosfärstryck. Den här enheten kallas en höjdmätare.
En speciell enhet på jordens yta låter dig ställa in höjdmätaren på noll, så att du senare kan använda den för att bestämma höjden på uppstigningen.
Exempel på problemlösning
Vid foten av berget visade barometern ett atmosfärstryck på 756 millimeter kvicksilver. Vad blir värdet på en höjd av 2500 meter över havet? Det krävs att man registrerar atmosfärstryck i pascal.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Beslut
För att bestämma barometeravläsningen på höjd H tar vi hänsyn till dettrycket sjunker med 1 mm Hg. var 12:e meter. Därför:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, från:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
För att registrera det erhållna atmosfärstrycket i pascal, gör följande:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Svar: 72619 Pa.
Atmosfärstryck och väder
Förflyttningen av luftens atmosfäriska skikt nära jordens yta och den ojämna uppvärmningen av luft i olika områden leder till förändringar i väderförhållandena i alla delar av planeten.
Trycket kan variera med 20-35 mmHg. på lång sikt och med 2-4 millimeter kvicksilver. under dagen. En frisk person uppfattar inte förändringar i denna indikator.
Atmosfäriskt tryck, vars värde är under det normala och ofta ändras, indikerar en cyklon som har täckt en viss. Ofta åtföljs detta fenomen av molnighet och nederbörd.
Lågtryck är inte alltid ett tecken på regnigt väder. Dåligt väder beror mer på den gradvisa minskningen av indikatorn i fråga.
En kraftig tryckminskning till 74 centimeter Hg. och nedanför hotar det med storm, skurar som kommer att fortsätta även när indikatorn redan börjar stiga.
Förändring i vädret till det bättre kan identifieras av följande tecken:
- efter en lång period av dåligt väder sker en gradvis och stadig ökning av atmosfärstrycket;
- trycket stiger i dimmigt slaskigt väder;
- under perioden med sydliga vindar stiger den aktuella indikatorn flera dagar i rad;
- en ökning av atmosfärstrycket under blåsigt väder är ett tecken på behagligt väder.
