Атмосферното налягане е силата, с която въздухът притиска Земята, човека и всичко, което го заобикаля. Статията ще ви разкаже как през XVII век. с помощта на експеримента за първи път е показана силата на въздушното налягане. Много е интересно! Ще научим как се посочва атмосферното налягане и как се измерва.
Изживейте Ото фон Герике
Колко голямо е атмосферното налягане, светът научи през 1654 г. Това се случи благодарение на бургомайстора на град Магдебург (Германия) Ото фон Герике. Той демонстрира опит с т. нар. магдебургски полукълба. Тогава не се говореше как се посочва атмосферното налягане, защото все още не знаеха как да го измерят. Как изглеждат полукълбата може да се види на снимката от Магдебургския музей.
Това са две бронзови полукълба, едното е плътно, а второто има дупка. Между полусферите беше поставено смазана кожена гарнитура за плътност и свързана. Въздухът беше изпомпван през дупката от полукълба. Интересното е, че самият Герике четири години по-рано, през 1650гизобретил вакуумната помпа. Той също е на снимката. Когато въздухът беше изпомпван, полусферите бяха притиснати от атмосферно налягане. За да ги разединят един от друг, те използваха теглителната сила на конете.
Експериментирайте с магдебургски полукълба
Преди да научим как се посочва атмосферното налягане, нека проведем експеримент. За него ще използваме модела на магдебургските полукълба. Прикрепете вакуумна помпа към отвора на полусферата с гумен маркуч. Включете го, отворете крана на едно от полукълба. Налягането в пространството между тях ще намалее. Следователно силата, действаща върху полукълбата отвътре, намалява, а силата, действаща отвън, се увеличава.
По време на изпомпването на въздуха е невъзможно да се разделят полукълба, тъй като те прилягат плътно една към друга. Изключете помпата, разкачете гумения маркуч. Въздухът ще започне да навлиза в пространството между полукълба. Тогава те ще се разделят лесно.
Коя буква представлява налягането на въздуха
Нека се опитаме да изчислим силата, която е притиснала полукълба. Когато изпомпваме въздух, само силата на атмосферното налягане действа върху полукълба. Той притиска полукълба и е насочен от вътрешните стени на кухите сфери към центъра на пространството между тях. Диаметърът на полукълбата (d) в Guericke е 35,5 cm.
Въз основа на факта, че не можахме да разделим полукълба, става ясно, че силата на натиск е много голяма. Дори осем коня от всяка страна не можеха да счупят тези полукълба. Ето една гравюра, която илюстрира опита на Ото фон Герике.
Коя буква представлява натиск? Буквата P. Нормалното атмосферно налягане (Patm) е 100 килопаскала (kPa). Такава сила действа върху всяка част от полукълбото. Силата на налягане F е равна на произведението на атмосферното налягане и площта на напречното сечение на полукълба S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 m)2/4≈10 kN (килонютона). Това е теглото на товар от един тон, така че конете не успяха да счупят тези полукълба.
Барометър
Как се посочва атмосферното налягане, знаем, но как се измерва? Барометърът, изобретен от италианеца Торичели през първата половина на 17-ти век, имаше недостатъци. Можеше лесно да се счупи, беше пълен с отровен живак и наистина искаше да го занесеш на различни места, за да предскажеш времето.
Трябваше да се измисли устройство без стъклена тръба, тоест без течност. Такъв барометър е изобретен едва двеста години по-късно и се нарича анероид. Тази дума в превод на руски означава безтечен. Помислете какво е анероиден барометър.
Това е малко устройство. За разлика от живачната тръба Torricelli, която е висока един метър, тя може лесно да се носи със себе си, където и да отидете. Какво има вътре? Нека да разгледаме експлодиралия барометър.
Как се посочва налягането в него? Устройството има скала, подобна на циферблат на часовник. Налягането в килопаскали е обозначено със стрелка. Зад циферблата виждаме три сплескани кутии. От тях се изпомпва въздух, а вътре има пружина. Ако го нямаше, атмосферата щешенатрошени кутии. По-нататък от пружината лостът се отдалечава, предава движенията на кутиите. Защо се движат? Кутиите могат да променят дебелината си. Когато атмосферното налягане е по-голямо, въздухът компресира кутиите, дебелината им намалява. Когато налягането е по-малко, пружината се изправя и кутиите стават по-дебели. Чрез механизма на лостовете движението се предава на стрелката.
Барометър без течност
Научихме как налягането се показва в безтечен барометър и сега ще начертаем неговата диаграма.
Три кутии дават на устройството по-голяма точност, но по принцип една е достатъчна. Той е специално направен велпапе, за да има възможност да променя дебелината си. Не забравяйте гофрираните и следователно гъвкави маркучи за прахосмукачка. Дъното на кутията е прикрепено към основата. В горната му част е прикрепена пружина, която се опитва да изправи кутията по същия начин, по който алуминиевата линийка, ако е огъната, се опитва да изправи. Атмосферното налягане, напротив, се опитва да компресира кутията.
Когато налягането се увеличи, дебелината на кутията намалява, което означава, че лостът завърта оста. Ако прикачите стрелка към оста, тя ще се завърти надясно, когато дебелината намалее, и наляво, когато дебелината се увеличи.
