Kuinka mitata ilmakehän paine paskalissa? Mikä on paskalien normaali ilmanpaine?

Ilmakehä on kaasupilvi, joka ympäröi maata.Ilman painolla, jonka pylvään korkeus ylittää 900 km, on voimakas vaikutus planeettamme asukkaisiin. Emme tunne tätä ottamalla elämää ilmameren pohjalla itsestäänselvyytenä. Henkilö tuntee epämukavuutta noustessaan korkealle vuorille. Hapen puute aiheuttaa väsymystä. Samanaikaisesti ilmanpaine muuttuu merkittävästi.

Fysiikka tutkii ilmakehän painetta, sen muutoksia ja vaikutuksia maapallon pintaan.

Lukion fysiikan kurssilla oppimistoimintailmapiiri on saanut huomattavaa huomiota. Määritelmän erityispiirteet, riippuvuus korkeudesta, vaikutus jokapäiväisessä elämässä tai luonnossa tapahtuviin prosesseihin selitetään ilmakehän toimintaa koskevan tiedon perusteella.

Milloin aloitat ilmanpaineen tutkimisen? Luokka 6 - aika tutustua ilmapiirin erityispiirteisiin. Tämä prosessi jatkuu vanhempien koulujen erikoisluokissa.

Opintohistoria

Ensimmäiset yritykset määrittää ilmakehän paineilma toteutettiin vuonna 1643 italialaisen Evangelista Torricellin ehdotuksesta. Toisesta päästä suljettu lasiputki täytettiin elohopealla. Kun se suljettiin toisella puolella, se kastettiin elohopeaan. Putken yläosaan, elohopean osittaisen vuotamisen vuoksi, muodostui tyhjä tila, joka sai seuraavan nimen: "Torricellian void".

Tähän mennessä luonnontieteitä hallitsiAristoteleen teoria, joka uskoi, että "luonto pelkää tyhjyyttä". Hänen näkemyksiensä mukaan ei voi olla tyhjää tilaa, joka ei ole täynnä ainetta. Siksi he yrittivät pitkään selittää tyhjiön läsnäoloa lasiputkessa muilla asioilla.

Ei ole epäilystäkään siitä, että tämä on tyhjää tilaasitä ei voida täyttää millään, koska kokeen alkaessa elohopea täytti sylinterin kokonaan. Ja virtaamatta ulos, ei antanut muiden aineiden täyttää tyhjää tilaa. Mutta miksi kaikki elohopea ei kaatunut astiaan, koska myöskään tällä ei ole esteitä? Johtopäätös viittaa itseensä: putkessa oleva elohopea, samoin kuin viestivissä astioissa, aiheuttaa saman paineen astiassa olevalle elohopealle kuin jotain ulkopuolelta. Samalla tasolla vain ilmakehä on kosketuksessa elohopean pinnan kanssa. Se on sen paine, joka estää ainetta vuotamasta painovoiman vaikutuksesta. Kaasun tiedetään tuottavan saman vaikutuksen kaikkiin suuntiin. Astian elohopeapinta altistetaan sille.

Elohopeasylinterin korkeus on noin 76 cm.Huomataan, että tämä indikaattori vaihtelee ajan myötä, joten ilmakehän paine muuttuu. Se voidaan mitata senttimetreinä elohopeaa (tai millimetreinä).

Mitä yksiköitä käytetään?

Kansainvälinen yksikköjärjestelmä onkansainvälinen, ei siis sisällä millimetrien elohopeaa. Taide. kun määritetään paine. Ilmanpaineen yksikkö asetetaan samalla tavalla kuin se tapahtuu kiinteissä aineissa ja nesteissä. Paineen mittaus paskaaleina hyväksytään SI: ssä.

1 Pa: lle otetaan paine, joka syntyy 1 N: n voimalla, joka putoaa 1 m: n alueelle².

Määritetään, miten mittayksiköt liittyvät toisiinsa. Nestekolonnin paine asetetaan seuraavan kaavan mukaisesti: p = ρgh. Elohopean tiheys ρ = 13600 kg / m³... Otetaan lähtökohtana 760 millimetrin pituinen elohopeapylväs. Siten:

p = 13600 kg / m³× 9,83 N / kg × 0,76 m = 101292,8 Pa

Ilmakehän paineen laskemiseksi pascaleina ota huomioon: 1 mm Hg. = 133,3 Pa.

Esimerkki ongelmanratkaisusta

Määritä voima, jolla ilmakehä vaikuttaa kattopintaan, jonka mitat ovat 10x20 m. Ilmakehän paineen katsotaan olevan 740 mm Hg.

p = 740 mm Hg, a = 10 m, b = 20 m.

analyysi

Toiminnan voimakkuuden määrittämiseksi on tarpeen asettaa ilmakehän paine pasaleina. Ottaen huomioon, että 1 millimetri elohopeaa. on yhtä suuri kuin 133,3 Pa, meillä on seuraava: p = 98642 Pa.

päätös

Käytetään kaavaa paineen määrittämiseksi:

p = F / s,

Koska katon pinta-alaa ei ole annettu, oletetaan, että se on suorakulmion muotoinen. Tämän luvun pinta-ala määritetään kaavalla:

s = ab.

Korvaa pinta-ala laskentakaavaan:

p = F / (ab), mistä:

F = pab.

Lasketaan: F = 98642 Pa × 10 m × 20 m = 19728400 N = 1,97 MN.

Vastaus: Ilmanpaineen voima talon katolle on 1,97 MN.

Mittausmenetelmät

Ilmakehän paineen kokeellinen määritysvoidaan tehdä elohopeapatsaalla. Jos korjaat asteikon sen vieressä, muutokset on mahdollista korjata. Tämä on yksinkertaisin elohopeaparometri.

Evangelista Torricelli pani yllätyksellä merkille muutokset ilmakehän vaikutuksessa yhdistämällä tämän prosessin lämpöön ja kylmään.

Ilmakehän painemerenpinta 0 astetta. Tämä arvo on 760 mm Hg. Normaalin ilmanpaineen paskaaleina pidetään 10⁵ Pa.

Elohopean tiedetään olevan melko haitallinenihmis terveys. Siksi avoimia elohopeapatereita ei voida käyttää. Muilla nesteillä on paljon pienempi tiheys, joten nesteellä täytetyn putken on oltava riittävän pitkä.

Esimerkiksi Blaise Pascalin luoman vesipatsaan tulisi olla noin 10 m korkea. Haitat ovat ilmeiset.

Ei-nestemäinen barometri

Huomattava askel eteenpäin on ajatus siirtymisestä pois nesteestä barometreja valmistettaessa. Kyky valmistaa laite ilmakehän paineen määrittämiseksi toteutuu aneroidibarometreissä.

Mittarin pääosa on tasainenlaatikko, josta ilma poistetaan. Jotta ilmakehä ei purista sitä, pinta tehdään aallotetuksi. Laatikko on kytketty jousijärjestelmään, jossa on nuoli, joka osoittaa painearvon asteikolla. Jälkimmäinen voidaan valmistaa missä tahansa yksikössä. Ilmanpaine on mahdollista mitata passeina sopivalla mitta-asteikolla.

Nostokorkeus ja ilmanpaine

Ilmakehän tiheyden muutos sen noustessaylöspäin johtaa paineen laskuun. Kaasuvaipan epähomogeenisuus ei salli lineaarisen muutoslain käyttöönottoa, koska paineen laskuaste pienenee korkeuden kasvaessa. Maapallon noustessa 12 metrin välein ilmakehän vaikutus putoaa 1 mm Hg. Taide. Troposfäärissä samanlainen muutos tapahtuu jokaista 10,5 metriä kohti.

Lähellä maapintaa, lentokoneen korkeudella, erityisellä asteikolla varustettu aneroidi voi määrittää korkeuden ilmakehän paineesta. Tätä laitetta kutsutaan korkeusmittariksi.

Maan pinnalla olevan erityisen laitteen avulla voit asettaa korkeusmittarin lukemat nollaan, jotta voit käyttää sitä myöhemmin korkeuden määrittämiseen.

Esimerkki ongelman ratkaisemisesta

Vuoren juurella barometri osoitti 756 millimetrin elohopean ilmanpaineen. Mikä on arvo 2500 metrin korkeudessa merenpinnasta? Ilmanpaine on kirjattava pasaleina.

R₁ = 756 mm Hg, H = 2500 m, s₂ -?

päätös

Määritettäessä barometrin lukemat korkeudessa H otetaan huomioon, että paine putoaa 1 millimetrillä elohopeaa. 12 metrin välein. Siten:

(R₁ - R₂) × 12 m = K × 1 mm Hg, mistä:

R₂ = s₁ - K × 1 mm Hg / 12 m = 756 mm Hg - 2500 m × 1 mm Hg / 12 m = 546 mm Hg

Voit kirjata tuloksena olevan ilmanpaineen pasaleina seuraavasti:

R₂ = 546 × 133,3 Pa = 72619 Pa

Vastaus: 72619 Pa.

Ilmanpaine ja sää

Ilmakehän ilmakerrosten liike lähellä maapalloa ja epätasainen ilman kuumentuminen eri alueilla johtavat sääolojen muutokseen kaikilla planeetan alueilla.

Paine voi vaihdella 20-35 mmHg. pitkällä aikavälillä ja 2-4 millimetrillä elohopeaa. päivän aikana. Terve henkilö ei havaitse muutoksia tässä indikaattorissa.

Ilmanpaine, joka on alle normaalin ja vaihtelee usein, osoittaa syklonin, joka on peittänyt tietyn. Tähän ilmiöön liittyy usein pilvistä ja sateita.

Matalapaine ei ole aina merkki sateisesta säästä. Huono sää riippuu enemmän tarkasteltavan indikaattorin asteittaisesta laskusta.

Terävä paineen pudotus 74 senttimetriin elohopeaa. ja sen alapuolella uhkaa myrsky, suihkut, jotka jatkuvat myös silloin, kun indikaattori on jo alkamassa nousta.

Säämuutos parempaan voidaan määrittää seuraavilla merkeillä:

• pitkän huonon sääjakson jälkeen ilmakehän paine nousee asteittain ja tasaisesti;
• sumuisella lumisellä säällä paine nousee;
• eteläisen tuulen aikana tarkasteltu indikaattori nousee useita päiviä peräkkäin;
• ilmanpaineen nousu tuulisella säällä on merkki mukavan sään luomisesta.