Атмосферата е газов облак, който заобикаля Земята. Теглото на въздуха, чиято височина надвишава 900 км, има мощен ефект върху жителите на нашата планета. Ние не усещаме това, приемайки живота на дъното на въздушния океан като нещо естествено. Човек изпитва дискомфорт, когато се катери високо в планината. Липсата на кислород провокира бърза умора. В същото време атмосферното налягане се променя значително.
Физика се занимава с атмосферното налягане, неговите промени и въздействието върху земната повърхност.
В курса по физика в гимназията се отделя значително внимание на изучаването на действието на атмосферата. Характеристиките на дефиницията, зависимостта от височината, влиянието върху процесите, протичащи в ежедневието или в природата, се обясняват на базата на знания за действието на атмосферата.
Кога хората започват да изучават атмосферното налягане? 6 клас - време за запознаване с особеностите на атмосферата. Този процес продължава в специализираните гимназиални класове.
История на обучение
Първите опити за установяване на атмосферно налягане са направени през 1643 г. по предложение на италианския евангелистТоричели. Стъклена тръба, запечатана в единия край, беше пълна с живак. След като се затвори от другата страна, той беше спуснат в живак. В горната част на тръбата, поради частичното изтичане на живак, се образува празно пространство, което получи следното име: „Торицелианска празнота“.
По това време теорията на Аристотел доминира в естествените науки, който вярва, че „природата се страхува от празнотата“. Според неговите възгледи не може да има празно пространство, което да не е запълнено с материя. Затова дълго време се опитваха да обяснят наличието на празнота в стъклена тръба с други въпроси.
Няма съмнение, че това е празно пространство, то не може да бъде запълнено с нищо, тъй като в началото на експеримента живакът напълно изпълни цилиндъра. И, изтичайки, не позволи на други вещества да запълнят свободното място. Но защо целият живак не се изля в съда, защото и за това няма пречки? Изводът се налага сам: живакът в тръбата, както в комуникационните съдове, създава същия натиск върху живака в съда като нещо отвън. На същото ниво само атмосферата влиза в контакт с повърхността на живака. Именно нейният натиск не позволява на веществото да се излее под въздействието на гравитацията. Известно е, че газът създава едно и също действие във всички посоки. Влияе върху повърхността на живака в съда.
Височината на живачен цилиндър е приблизително 76 см. Забелязва се, че този индикатор варира във времето, следователно, атмосферното налягане се променя. Може да се измери в сантиметри живак.колона (или в милиметри).
Кои единици да използвате?
Международната система от единици е международна, така че не включва използването на милиметри живак. Изкуство. при определяне на налягането. Единицата за атмосферно налягане се задава по същия начин, както се случва в твърди тела и течности. Измерването на налягането в паскали се приема в SI.
За 1 Pa се приема такова налягане, което се създава от сила от 1 N на площ от 1 m2.
Определете как са свързани мерните единици. Налягането на колоната на течността се задава по следната формула: p=ρgh. Плътност на живака ρ=13600 kg/m3. Да вземем колона от живак с дължина 760 милиметра като референтна точка. От тук:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292,8 Pa
За да запишете атмосферното налягане в паскали, вземете предвид: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Пример за решаване на проблеми
Определете силата, с която атмосферата действа върху повърхността на покрив с размери 10x20 m. Приема се, че налягането на атмосферата е 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Анализ
За да определите силата на действие, трябва да зададете атмосферното налягане в паскали. Като се има предвид факта, че 1 милиметър Hg. равно на 133,3 Pa, имаме следното: p=98642 Pa.
Решение
Използвайте формулата за определяне на налягането:
p=F/s, Тъй като площта на покрива не е дадена, нека приемем, че е правоъгълник. Площта на тази фигура се определя по формулата:
s=ab.
Заменете стойността на областта вформула за изчисление:
p=F/(ab), откъдето:
F=pab.
Изчислете: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Отговор: силата на налягане на атмосферата върху покрива на къщата е 1,97 MN.
Методи на измерване
Експериментално определяне на атмосферното налягане може да се извърши с помощта на живачен стълб. Ако фиксирате мащаба до него, тогава става възможно да коригирате промените. Това е най-простият живачен барометър.
Еванджелиста Торичели беше този, който с изненада забеляза промените в действието на атмосферата, свързвайки този процес с топлина и студ.
Атмосферното налягане на морската повърхност при 0 градуса по Целзий беше наречено оптимално. Тази стойност е 760 mmHg. Нормалното атмосферно налягане в паскали се счита за равно на 105 Pa.
Известно е, че живакът е доста вреден за човешкото здраве. В резултат на това отворените живачни барометри не могат да се използват. Други течности са много по-малко плътни, така че тръбата, пълна с течност, трябва да е достатъчно дълга.
Например водният стълб, създаден от Блез Паскал, трябва да е висок около 10 m. Неудобството е очевидно.
Барометър без течност
Забележителна стъпка напред е идеята за отдалечаване от течността при правене на барометри. Възможността за производство на устройство за определяне на налягането на атмосферата е реализирана в анероидни барометри.
Основната част на този метър е плоскакутия, от която се изпомпва въздухът. За да не се притиска от атмосферата, повърхността се прави гофрирана. Кутията е свързана чрез система от пружини със стрелка, показваща стойността на налягането на скалата. Последните могат да бъдат градирани във всякакви единици. Атмосферното налягане може да бъде измерено в паскали с подходяща измервателна скала.
Височина на повдигане и атмосферно налягане
Промяната в плътността на атмосферата, докато се издигате, води до намаляване на налягането. Нехомогенността на газовата обвивка не позволява въвеждането на линеен закон за промяна, тъй като степента на намаляване на налягането намалява с увеличаване на височината. На повърхността на Земята, когато се издига, на всеки 12 метра ефектът на атмосферата намалява с 1 mm Hg. Изкуство. В тропосферата подобна промяна се случва на всеки 10,5 метра.
Близо до повърхността на Земята, на височината на самолет, анероид, оборудван със специална скала, може да определи височината чрез атмосферно налягане. Това устройство се нарича висотомер.
Специално устройство на повърхността на Земята ви позволява да настроите висотомера на нула, за да можете по-късно да го използвате, за да определите височината на изкачването.
Пример за решаване на проблеми
В подножието на планината барометърът показа атмосферно налягане от 756 милиметра живак. Каква ще бъде стойността на височина от 2500 метра над морското равнище? Необходимо е да се записва атмосферното налягане в паскали.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Решение
За да определим показанията на барометъра на височина H, ние вземаме предвид тованалягането пада с 1 mm Hg. на всеки 12 метра. Следователно:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, от:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
За да запишете полученото атмосферно налягане в паскали, направете следното:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Отговор: 72619 Pa.
Атмосферно налягане и време
Движението на въздушните атмосферни слоеве близо до земната повърхност и неравномерното нагряване на въздуха в различни области водят до промени в метеорологичните условия във всички части на планетата.
Налягането може да варира с 20-35 mmHg. в дългосрочен план и с 2-4 милиметра живак. през деня. Здравият човек не забелязва промени в този показател.
Атмосферното налягане, чиято стойност е под нормалната и често се променя, показва циклон, който е обхванал определен такъв. Често това явление е придружено от облачност и валежи.
Ниското налягане не винаги е знак за дъждовно време. Лошото време зависи повече от постепенното намаляване на въпросния индикатор.
Рязък спад на налягането до 74 сантиметра Hg. а под него заплашва с буря, дъждове, които ще продължат дори когато индикаторът вече започне да се повишава.
Промяната на времето към по-добро може да бъде идентифицирана по следните признаци:
- след дълъг период на лошо време има постепенно и стабилно повишаване на атмосферното налягане;
- налягането се повишава при мъгливо, кишасто време;
- по време на периода на южни ветрове, въпросният индикатор се повишава няколко дни подред;
- повишаването на атмосферното налягане по време на ветровито време е знак за удобно време.
