Kā atmosfēras spiedienu izmērīt pascālos? Kāds ir normālais atmosfēras spiediens paskālē?

Atmosfēra ir gāzes mākonis, kas ieskauj Zemi.Gaisa svars, kura kolonnas augstums pārsniedz 900 km, spēcīgi ietekmē mūsu planētas iedzīvotājus. Mēs to nejūtam, uztverot dzīvi gaisa okeāna dibenā par pašsaprotamu. Cilvēks izjūt diskomfortu, uzkāpjot augstu kalnos. Skābekļa trūkums izraisa nogurumu. Tajā pašā laikā atmosfēras spiediens ievērojami mainās.

Fizika pārbauda atmosfēras spiedienu, tā izmaiņas un ietekmi uz Zemes virsmu.

Vidusskolas fizikas kursu apguves darbībāatmosfēra ir saņēmusi ievērojamu uzmanību. Definīcijas specifika, atkarība no augstuma, ietekme uz ikdienas dzīvē vai dabā notiekošajiem procesiem tiek izskaidrota, pamatojoties uz zināšanām par atmosfēras darbību.

Kad jūs sākat pētīt atmosfēras spiedienu? 6. klase - laiks iepazīties ar atmosfēras īpatnībām. Šis process turpinās vecāko skolu specializētajās klasēs.

Studiju vēsture

Pirmie mēģinājumi noteikt atmosfēras spiedienugaiss tika veikts 1643. gadā pēc itāļu Evangelista Torricelli ierosinājuma. Vienā galā noslēgta stikla caurule bija piepildīta ar dzīvsudrabu. Aizverot to otrā pusē, tas tika iemērcams dzīvsudrabā. Caurules augšējā daļā daļējas dzīvsudraba noplūdes dēļ izveidojās tukša telpa, kas saņēma šādu nosaukumu: "Torricellian void".

Šajā laikā dabaszinātnēs dominējaAristoteļa teorija, kurš uzskatīja, ka "daba baidās no tukšuma". Pēc viņa uzskatiem, nevar būt tukšas vietas, kas nebūtu piepildītas ar matēriju. Tāpēc ilgu laiku viņi mēģināja izskaidrot tukšuma klātbūtni stikla mēģenē ar citiem jautājumiem.

Nav šaubu, ka tā ir tukša vietato nevar piepildīt ar neko, jo līdz eksperimenta sākumam dzīvsudrabs pilnībā piepildīja cilindru. Un, izplūstot, neļāva citām vielām aizpildīt brīvo vietu. Bet kāpēc viss dzīvsudrabs netika ielejams traukā, jo arī tam nav šķēršļu? Secinājums liek domāt pats par sevi: caurulē esošais dzīvsudrabs, tāpat kā savienojošajos traukos, rada tādu pašu spiedienu uz dzīvsudrabu traukā kā kaut kas no ārpuses. Tajā pašā līmenī tikai atmosfēra ir saskarē ar dzīvsudraba virsmu. Tieši tā spiediens neļauj vielai izlīst gravitācijas ietekmē. Ir zināms, ka gāze rada to pašu darbību visos virzienos. Tam tiek pakļauta dzīvsudraba virsma traukā.

Dzīvsudraba cilindra augstums ir aptuveni 76 cm.Tiek pamanīts, ka šis rādītājs laika gaitā mainās, tāpēc mainās atmosfēras spiediens. To var izmērīt dzīvsudraba cm (vai milimetros).

Kādas vienības man vajadzētu izmantot?

Starptautiskā vienību sistēma irstarptautisks, tāpēc tas nenozīmē dzīvsudraba milimetru izmantošanu. Art. nosakot spiedienu. Atmosfēras spiediena vienība tiek iestatīta tāpat kā tas notiek cietās daļās un šķidrumos. Spiediena mērījumus pascālos pieņem SI.

Par 1 Pa tiek pieņemts spiediens, ko rada 1 N spēks, nokrītot uz 1 m laukumu².

Definēsim, kā mērvienības ir saistītas. Šķidruma kolonnas spiedienu iestata pēc šādas formulas: p = ρgh. Dzīvsudraba blīvums ρ = 13600 kg / m³... Par sākuma punktu ņemsim 760 milimetru garu dzīvsudraba kolonnu. Tādējādi:

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

Lai pierakstītu atmosfēras spiedienu paskalos, ņemiet vērā: 1 mm Hg. = 133,3 Pa.

Problēmu risināšanas piemērs

Nosakiet spēku, ar kādu atmosfēra iedarbojas uz jumta virsmu ar izmēriem 10x20 m. Tiek uzskatīts, ka atmosfēras spiediens ir vienāds ar 740 mm Hg.

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

Analīze

Lai noteiktu darbības spēku, ir nepieciešams iestatīt atmosfēras spiedienu pasālos. Ņemot vērā faktu, ka 1 milimetrs dzīvsudraba. ir vienāds ar 133,3 Pa, mums ir šādi: p = 98642 Pa.

Risinājums

Izmantosim formulu spiediena noteikšanai:

p = F / s,

Tā kā jumta laukums nav norādīts, pieņemsim, ka tas ir taisnstūra formā. Šī skaitļa laukumu nosaka pēc formulas:

s = ab.

Aprēķina formulā aizstājiet laukuma vērtību:

p = F / (ab), no kurienes:

F = pab.

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

Atbilde: atmosfēras spiediena spēks uz mājas jumtu ir 1,97 MN.

Mērīšanas metodes

Eksperimentāla atmosfēras spiediena noteikšanavar izdarīt, izmantojot dzīvsudraba stabu. Ja jūs salabojat blakus esošo skalu, tad ir iespējams noteikt izmaiņas. Šis ir vienkāršākais dzīvsudraba barometrs.

Evangelista Torricelli ar pārsteigumu atzīmēja izmaiņas atmosfēras ietekmē, saistot šo procesu ar karstumu un aukstumu.

Atmosfēras spiediens uzjūras līmenis pie 0 grādiem pēc Celsija. Šī vērtība ir 760 mm Hg. Normāls atmosfēras spiediens paskalos tiek uzskatīts par 10⁵ Pa.

Ir zināms, ka dzīvsudrabs ir diezgan kaitīgscilvēku veselība. Līdz ar to atvērtos dzīvsudraba barometrus nevar izmantot. Citiem šķidrumiem ir daudz mazāks blīvums, tāpēc ar šķidrumu piepildītai caurulei jābūt pietiekami garai.

Piemēram, Blezijas Paskālas izveidotajai ūdens kolonnai jābūt apmēram 10 m augstai. Neērtības ir acīmredzamas.

Bez šķidruma barometrs

Ievērojams solis uz priekšu ir ideja attālināties no šķidruma, izgatavojot barometrus. Spēja ražot ierīci atmosfēras spiediena noteikšanai tiek realizēta aneroidālajos barometros.

Šī skaitītāja galvenā daļa ir plakanakaste, no kuras tiek evakuēts gaiss. Lai novērstu atmosfēras izspiešanu, virsma tiek izgatavota gofrēta. Kaste ir savienota ar atsperes sistēmu ar bultiņu, kas norāda spiediena vērtību skalā. Pēdējo var iedalīt jebkurā vienībā. Ir iespējams izmērīt atmosfēras spiedienu pasālos ar atbilstošu mērīšanas skalu.

Pacelšanas augstums un atmosfēras spiediens

Atmosfēras blīvuma izmaiņas, pieaugotuz augšu noved pie spiediena samazināšanās. Gāzes apvalka neviendabīgums neļauj ieviest lineāru izmaiņu likumu, jo, palielinoties augstumam, spiediena samazināšanās pakāpe samazinās. Zemes virsmā, pieaugot, ik pēc 12 metriem atmosfēras ietekme samazinās par 1 mm Hg. Art. Troposfērā līdzīgas izmaiņas notiek ik pēc 10,5 m.

Netālu no Zemes virsmas, lidmašīnas augstumā, aneroids, kas aprīkots ar īpašu skalu, var noteikt augstumu no atmosfēras spiediena. Šo ierīci sauc par altimetru.

Īpaša ierīce uz Zemes virsmas ļauj iestatīt augstuma mērītāja rādījumus uz nulli, lai vēlāk to izmantotu, lai noteiktu augstumu.

Problēmas risināšanas piemērs

Kalna pakājē barometrs uzrādīja 756 milimetru dzīvsudraba atmosfēras spiedienu. Kāda būs vērtība 2500 metru augstumā virs jūras līmeņa? Tas ir nepieciešams, lai atmosfēras spiedienu reģistrētu pasālos.

p₁ = 756 mm Hg, H = 2500 m, lpp₂ -?

Risinājums

Lai noteiktu barometra rādījumus augstumā H, ņemsim vērā, ka spiediens pazeminās par 1 milimetru dzīvsudraba. ik pēc 12 metriem. Tādējādi:

(R₁ - R₂) × 12 m = H × 1 mm Hg, no kurienes:

p₂ = lpp₁ - H × 1 mm Hg / 12 m = 756 mm Hg - 2500 m × 1 mm Hg / 12 m = 546 mm Hg

Lai reģistrētu iegūto atmosfēras spiedienu pasālos, rīkojieties šādi:

p₂ = 546 × 133,3 Pa = 72619 Pa

Atbilde: 72619 Pa.

Atmosfēras spiediens un laika apstākļi

Atmosfēras gaisa slāņu kustība netālu no Zemes virsmas un nevienmērīga gaisa sildīšana dažādos apgabalos noved pie laika apstākļu izmaiņām visos planētas apgabalos.

Spiediens var mainīties par 20-35 mmHg. ilgā laika posmā un par 2–4 milimetriem dzīvsudraba. dienas laikā. Vesels cilvēks neuztver izmaiņas šajā rādītājā.

Atmosfēras spiediens, kas ir zemāks par normālu un bieži svārstās, norāda uz ciklonu, kas pārklājis konkrēto. Šo parādību bieži pavada mākoņainība un nokrišņi.

Zems spiediens ne vienmēr liecina par lietainu laiku. Slikti laika apstākļi vairāk ir atkarīgi no pakāpeniska attiecīgā rādītāja samazināšanās.

Straujš spiediena kritums līdz 74 centimetriem dzīvsudraba. un zem tā draud vētra, lietus, kas turpināsies arī tad, kad rādītājs jau sāk pieaugt.

Laika apstākļu izmaiņas uz labo pusi var noteikt pēc šādām pazīmēm:

• pēc ilgiem sliktiem laika apstākļiem tiek novērota pakāpeniska un vienmērīga atmosfēras spiediena paaugstināšanās;
• miglainā lēnīgā laikā spiediens paaugstinās;
• dienvidu vēju periodā aplūkotais rādītājs paaugstinās vairākas dienas pēc kārtas;
• atmosfēras spiediena paaugstināšanās vējainā laikā liecina par ērtu laika apstākļu izveidošanos.