วิธีการวัดความดันบรรยากาศใน pascals? อะไรคือความดันบรรยากาศปกติใน pascals?

บรรยากาศเป็นเมฆแก๊สที่ล้อมรอบโลกน้ำหนักของอากาศความสูงของเสาที่เกิน 900 กม. มีผลอย่างมากต่อผู้อยู่อาศัยในโลกของเรา เราไม่รู้สึกถึงสิ่งนี้การสละชีวิตที่ก้นมหาสมุทรเพื่อรับ คน ๆ หนึ่งรู้สึกไม่สบายตัวเมื่อปีนขึ้นไปบนภูเขาสูง การขาดออกซิเจนทำให้เกิดความเหนื่อยล้า ในเวลาเดียวกันความดันบรรยากาศเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ

ฟิสิกส์ตรวจสอบความดันบรรยากาศการเปลี่ยนแปลงและผลกระทบต่อพื้นผิวโลก

ในหลักสูตรฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษาตอนปลายการเรียนรู้การกระทำบรรยากาศได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก รายละเอียดของคำจำกัดความการขึ้นอยู่กับความสูงผลกระทบต่อกระบวนการที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันหรือในธรรมชาติได้รับการอธิบายบนพื้นฐานของความรู้เกี่ยวกับการกระทำของบรรยากาศ

คุณเริ่มศึกษาความดันบรรยากาศเมื่อใด ชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 - เวลาทำความคุ้นเคยกับลักษณะเฉพาะของบรรยากาศ กระบวนการนี้ยังคงดำเนินต่อไปในชั้นเรียนพิเศษของโรงเรียนอาวุโส

ศึกษาประวัติศาสตร์

ความพยายามครั้งแรกในการสร้างความดันบรรยากาศออกอากาศในปี 1643 ตามคำแนะนำของ Evangelista Torricelli ชาวอิตาลี หลอดแก้วปิดผนึกที่ปลายด้านหนึ่งเต็มไปด้วยปรอท ปิดอีกด้านหนึ่งก็จุ่มปรอทลงไป ในส่วนบนของท่อเนื่องจากการรั่วไหลของปรอทบางส่วนจึงเกิดพื้นที่ว่างขึ้นซึ่งได้รับชื่อต่อไปนี้: "Torricellian void"

เมื่อถึงเวลานี้วิทยาศาสตร์ธรรมชาติถูกครอบงำโดยทฤษฎีของอริสโตเติลที่เชื่อว่า "ธรรมชาติกลัวความว่างเปล่า" ตามทัศนะของเขาไม่มีพื้นที่ว่างเปล่าที่ไม่เต็มไปด้วยสสาร ดังนั้นเป็นเวลานานที่พวกเขาพยายามอธิบายการมีโมฆะในหลอดแก้วด้วยเรื่องอื่น ๆ

ไม่ต้องสงสัยเลยว่านี่คือพื้นที่ว่างเปล่ามันไม่สามารถเติมอะไรได้เลยเพราะในช่วงเริ่มต้นของการทดลองปรอทเต็มกระบอก และไหลออกไม่อนุญาตให้สารอื่นเติมเต็มพื้นที่ว่าง แต่เหตุใดจึงไม่เทปรอททั้งหมดลงในภาชนะเพราะไม่มีอุปสรรคใด ๆ สำหรับสิ่งนี้เช่นกัน ข้อสรุปชี้ให้เห็นตัวเอง: ปรอทในท่อเช่นเดียวกับในการสื่อสารกับภาชนะสร้างความดันเดียวกันกับปรอทในภาชนะเช่นเดียวกับบางสิ่งจากภายนอก ในระดับเดียวกันมีเพียงบรรยากาศเท่านั้นที่สัมผัสกับพื้นผิวของปรอท เป็นแรงกดดันที่ป้องกันไม่ให้สารหลั่งออกมาภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง เป็นที่ทราบกันดีว่าก๊าซก่อให้เกิดการกระทำเดียวกันในทุกทิศทาง พื้นผิวปรอทในเรือสัมผัสกับมัน

ความสูงของกระบอกปรอทประมาณ 76 ซม.สังเกตได้ว่าตัวบ่งชี้นี้แตกต่างกันไปตามช่วงเวลาดังนั้นความกดดันของบรรยากาศจึงเปลี่ยนไป สามารถวัดเป็นซม. ของปรอท (หรือเป็นมิลลิเมตร)

ใช้หน่วยอะไร

ระบบหน่วยสากลคือระหว่างประเทศจึงไม่เกี่ยวข้องกับการใช้มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ. เมื่อกำหนดความดัน หน่วยของความดันบรรยากาศถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับที่เกิดขึ้นในของแข็งและของเหลว ยอมรับการวัดความดันในปาสกาลใน SI

สำหรับ 1 Pa ความดันจะถูกถ่ายซึ่งสร้างขึ้นโดยแรง 1 N ตกลงบนพื้นที่ 1 ม².

มากำหนดว่าหน่วยการวัดมีความสัมพันธ์กันอย่างไร ความดันของคอลัมน์ของเหลวถูกกำหนดตามสูตรต่อไปนี้: p = ρgh ความหนาแน่นของปรอทρ = 13600 กก. / ม³... ลองใช้คอลัมน์ของปรอทยาว 760 มิลลิเมตรเป็นจุดเริ่มต้น ดังนั้น:

p = 13600 กก. / ม³× 9.83 N / kg × 0.76 m = 101292.8 Pa

ในการเขียนความดันบรรยากาศเป็นปาสคาลให้คำนึงถึง: 1 มม. ปรอท = 133.3 Pa.

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

กำหนดแรงที่บรรยากาศกระทำบนพื้นผิวหลังคาที่มีขนาด 10x20 ม. ความดันของบรรยากาศถือว่าเท่ากับ 740 มม. ปรอท

p = 740 มม. ปรอท, a = 10 ม., ข = 20 ม.

การวิเคราะห์

ในการพิจารณาความแรงของการกระทำจำเป็นต้องกำหนดความดันบรรยากาศเป็นปาสคาล โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่า 1 มิลลิเมตรปรอท เท่ากับ 133.3 Pa เรามีดังต่อไปนี้: p = 98642 Pa

การตัดสิน

ลองใช้สูตรในการกำหนดความดัน:

p = F / s,

เนื่องจากไม่ได้กำหนดพื้นที่ของหลังคาเราจึงถือว่าเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า พื้นที่ของรูปนี้กำหนดโดยสูตร:

s = ab.

แทนค่าพื้นที่ลงในสูตรการคำนวณ:

p = F / (ab), เพราะอะไร:

F = pab

ลองคำนวณ: F = 98642 Pa × 10 ม. × 20 ม. = 19728400 N = 1.97 MN

คำตอบ: แรงดันบรรยากาศบนหลังคาบ้านคือ 1.97 MN

วิธีการวัด

การทดลองความดันบรรยากาศสามารถทำได้โดยใช้เสาปรอท หากคุณแก้ไขสเกลที่อยู่ข้างๆก็จะสามารถแก้ไขการเปลี่ยนแปลงได้ นี่คือบารอมิเตอร์ปรอทที่ง่ายที่สุด

Evangelista Torricelli ตั้งข้อสังเกตด้วยความประหลาดใจเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของผลกระทบของบรรยากาศซึ่งเชื่อมโยงกระบวนการนี้กับความร้อนและความเย็น

ความกดดันของบรรยากาศบนระดับน้ำทะเล 0 องศาเซลเซียส ค่านี้คือ 760 มม. ปรอท ความดันบรรยากาศปกติในปาสกาลถือเป็น 10⁵ Pa.

เป็นที่ทราบกันดีว่าสารปรอทเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์. ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้บารอมิเตอร์ปรอทแบบเปิดได้ ของเหลวอื่น ๆ มีความหนาแน่นต่ำกว่ามากดังนั้นท่อที่เต็มไปด้วยของเหลวจะต้องมีความยาวเพียงพอ

ตัวอย่างเช่นคอลัมน์น้ำที่สร้างโดย Blaise Pascal ควรสูงประมาณ 10 ม. ความไม่สะดวกที่เห็นได้ชัด

บารอมิเตอร์ปราศจากของเหลว

ขั้นตอนที่น่าทึ่งคือแนวคิดในการเคลื่อนตัวออกจากของเหลวเมื่อสร้างบารอมิเตอร์ ความสามารถในการผลิตอุปกรณ์สำหรับกำหนดความดันของบรรยากาศนั้นรับรู้ได้ในบารอมิเตอร์แบบแอนรอยด์

ส่วนหลักของมิเตอร์นี้แบนกล่องที่อากาศจะถูกถ่ายเทออกไป เพื่อป้องกันไม่ให้บรรยากาศถูกบีบให้ทำพื้นผิวลูกฟูก กล่องเชื่อมต่อด้วยระบบสปริงพร้อมลูกศรแสดงค่าความดันบนเครื่องชั่ง หลังสามารถจบการศึกษาในหน่วยใดก็ได้ ในการวัดความดันบรรยากาศเป็นปาสคาลคุณสามารถใช้มาตราส่วนการวัดที่เหมาะสมได้

ยกความสูงและความดันบรรยากาศ

เปลี่ยนความหนาแน่นของบรรยากาศเมื่อเพิ่มขึ้นขึ้นนำไปสู่การลดลงของความดัน ความไม่สอดคล้องกันของซองก๊าซไม่อนุญาตให้มีการใช้กฎเชิงเส้นของการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากระดับความดันลดลงจะลดลงตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น ที่พื้นผิวโลกเมื่อมันสูงขึ้นทุกๆ 12 เมตรผลกระทบของบรรยากาศจะลดลง 1 มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ. ในโทรโพสเฟียร์มีการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันเกิดขึ้นทุกๆ 10.5 ม.

ใกล้พื้นผิวโลกที่ระดับความสูงของเครื่องบินแอนรอยด์ที่ติดตั้งสเกลพิเศษสามารถกำหนดระดับความสูงจากความดันบรรยากาศได้ อุปกรณ์นี้เรียกว่าเครื่องวัดความสูง

อุปกรณ์พิเศษบนพื้นผิวโลกช่วยให้คุณตั้งค่าการอ่านมาตรวัดความสูงเป็นศูนย์เพื่อใช้ในการกำหนดความสูงในการขึ้นลงในภายหลัง

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ที่เชิงเขาบารอมิเตอร์แสดงความดันบรรยากาศ 756 มิลลิเมตรปรอท อะไรจะมีค่าที่ระดับความสูง 2,500 เมตรจากระดับน้ำทะเล? จำเป็นต้องบันทึกความดันบรรยากาศเป็นปาสคาล

ร₁ = 756 มม. ปรอท H = 2500 ม. หน้า₂ -?

การตัดสิน

ในการกำหนดการอ่านบารอมิเตอร์ที่ความสูง H ให้เราพิจารณาว่าความดันลดลง 1 มิลลิเมตรปรอท ทุก 12 เมตร ดังนั้น:

(ร₁ - ร₂) × 12 m = H × 1 mm Hg จากที่:

ร₂ = หน้า₁ - สูง× 1 มม. ปรอท / 12 ม. = 756 มม. ปรอท - 2500 ม. × 1 มม. ปรอท / 12 ม. = 546 มม. ปรอท

ในการบันทึกความดันบรรยากาศที่เกิดขึ้นเป็นปาสกาลให้ทำตามขั้นตอนเหล่านี้

ร₂ = 546 × 133.3 Pa = 72619 Pa

คำตอบ: 72619 Pa.

ความดันบรรยากาศและสภาพอากาศ

การเคลื่อนที่ของชั้นอากาศในบรรยากาศใกล้พื้นผิวโลกและความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของอากาศในพื้นที่ต่างๆนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศในทุกพื้นที่ของโลก

ความดันอาจเปลี่ยนแปลงได้ 20-35 mmHg ในระยะยาวและ 2-4 มิลลิเมตรปรอท ระหว่างวัน. คนที่มีสุขภาพดีไม่รับรู้การเปลี่ยนแปลงของตัวบ่งชี้นี้

ความดันบรรยากาศซึ่งต่ำกว่าปกติและมีความผันผวนบ่อยครั้งบ่งบอกถึงพายุไซโคลนที่ปกคลุมวงใดลูกหนึ่ง ปรากฏการณ์นี้มักมาพร้อมกับความขุ่นมัวและหยาดน้ำฟ้า

ความกดอากาศต่ำไม่ได้เป็นสัญญาณของสภาพอากาศที่มีฝนตกเสมอไป สภาพอากาศเลวร้ายขึ้นอยู่กับการลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของตัวบ่งชี้ภายใต้การพิจารณา

ความดันลดลงอย่างรวดเร็วถึง 74 เซนติเมตรของปรอท และด้านล่างมีพายุฝนฟ้าคะนองซึ่งจะยังคงดำเนินต่อไปแม้ว่าตัวบ่งชี้จะเริ่มสูงขึ้นแล้วก็ตาม

การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศที่ดีขึ้นสามารถพิจารณาได้จากสัญญาณต่อไปนี้:

• หลังจากสภาพอากาศเลวร้ายเป็นเวลานานจะสังเกตเห็นความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้นทีละน้อยและสม่ำเสมอ
• ในสภาพอากาศเฉอะแฉะมีหมอกความดันสูงขึ้น
• ในช่วงที่มีลมใต้ตัวบ่งชี้ที่พิจารณาจะเพิ่มขึ้นเป็นเวลาหลายวันติดต่อกัน
• การเพิ่มขึ้นของความดันบรรยากาศในสภาพอากาศที่มีลมแรงเป็นสัญญาณของการสร้างสภาพอากาศที่สบาย