Atmosferski pritisak je sila kojom vazduh pritiska na Zemlju, čoveka i sve što ga okružuje. Članak će vam reći kako u XVII vijeku. uz pomoć eksperimenta po prvi put je prikazana sila vazdušnog pritiska. Veoma je zanimljivo! Naučit ćemo kako se atmosferski tlak označava i kako se mjeri.
Iskusite Otto von Guericke
Koliko je visok atmosferski pritisak, svet je saznao 1654. To se dogodilo zahvaljujući burgomasteru grada Magdeburga (Njemačka) Ottu von Guerickeu. Pokazao je iskustvo sa takozvanim magdeburškim hemisferama. Tada nije bilo govora o tome kako se pokazuje vazdušni pritisak, jer još nisu znali kako da ga izmjere. Kako izgledaju hemisfere možete vidjeti na fotografiji iz Magdeburškog muzeja.
Ovo su dvije bronzane hemisfere, jedna je čvrsta, a druga ima rupu. Između hemisfera je stavljena nauljena kožna brtva radi nepropusnosti i spojena. Kroz rupu je iz hemisfera ispumpan vazduh. Zanimljivo, sam Guericke četiri godine ranije, 1650izumio vakuum pumpu. On je takođe na slici. Kada je vazduh ispumpan, hemisfere su stisnute atmosferskim pritiskom. Da bi ih međusobno odvojili, koristili su vučnu silu konja.
Eksperimentirajte s magdeburškim hemisferama
Prije nego naučimo kako je atmosferski tlak indiciran, hajde da izvedemo eksperiment. Za to ćemo koristiti model magdeburških hemisfera. Pričvrstite vakum pumpu na rupu hemisfere gumenim crijevom. Uključite ga, otvorite slavinu na jednoj od hemisfera. Pritisak u prostoru između njih će se smanjiti. Posljedično, sila koja djeluje na hemisfere iznutra se smanjuje, a sila koja djeluje izvana se povećava.
Tokom ispumpavanja vazduha, hemisfere je nemoguće razdvojiti, pošto su one čvrsto jedna uz drugu. Isključite pumpu, odvojite gumeno crijevo. Vazduh će početi da ulazi u prostor između hemisfera. Tada će se lako odvojiti.
Koje slovo predstavlja pritisak vazduha
Pokušajmo izračunati silu koja je stisnula hemisfere. Kada ispumpavamo vazduh, na hemisfere deluje samo sila atmosferskog pritiska. Komprimuje hemisfere i usmerava se od unutrašnjih zidova šupljih sfera ka centru prostora između njih. Prečnik hemisfera (d) kod Guericke bio je 35,5 cm.
Na osnovu činjenice da nismo mogli razdvojiti hemisfere, postaje jasno da je sila pritiska veoma velika. Čak osam konja sa svake strane nije moglo da razbije ove hemisfere. Ovdje je gravura koja ilustruje iskustvo Otta von Guerickea.
Koje slovo predstavlja pritisak? Slovo P. Normalni atmosferski pritisak (Patm) je 100 kilopaskala (kPa). Takva sila djeluje na svaki dio hemisfere. Sila pritiska F jednaka je proizvodu atmosferskog pritiska i površine poprečnog preseka hemisfera S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 m)2/4≈10 kN (kilonjutona). Ovo je težina tereta od jedne tone, tako da konji nisu mogli slomiti ove hemisfere.
Barometar
Kako se pokazuje atmosferski pritisak, znamo, ali kako se mjeri? Barometar, koji je izumeo Italijan Toričeli u prvoj polovini 17. veka, imao je nedostataka. Lako se mogao razbiti, bio je napunjen otrovnom živom, i stvarno ste je htjeli odnijeti na različita mjesta da predvidite vrijeme.
Trebalo je smisliti uređaj bez staklene cijevi, odnosno bez tekućine. Takav barometar izmišljen je tek dvije stotine godina kasnije i nazvan je aneroid. Ova riječ prevedena na ruski znači bez tekućine. Razmislite šta je aneroidni barometar.
Ovo je mali uređaj. Za razliku od Torricelli živine cijevi, koja je visoka jedan metar, lako se može nositi sa sobom gdje god da krenete. Šta je unutra? Hajde da pogledamo barometar koji je eksplodirao.
Kako je prikazan pritisak u njemu? Uređaj ima skalu sličnu brojčaniku sata. Pritisak u kilopaskalima je označen strelicom. Iza brojčanika vidimo tri spljoštene kutije. Iz njih se ispumpava vazduh, a unutra je opruga. Da nije bilo, atmosfera bi biladrobljene kutije. Dalje od opruge, poluga se odmiče, prenosi pokrete kutija. Zašto se kreću? Kutije mogu promijeniti svoju debljinu. Kada je atmosferski pritisak veći, zrak sabija kutije, njihova debljina se smanjuje. Kada je pritisak manji, opruga se ispravlja i kutije postaju deblje. Preko mehanizma poluga, kretanje se prenosi na strelicu.
Uređaj barometra bez tečnosti
Naučili smo kako se tlak prikazuje u barometru bez tekućine, a sada ćemo nacrtati njegov dijagram.
Tri kutije daju uređaju veću preciznost, ali u principu jedna je dovoljna. Posebno je napravljen od valovitog sloja kako bi imao mogućnost promjene debljine. Zapamtite valovita, a samim tim i fleksibilna crijeva za usisivač. Dno kutije je pričvršćeno za bazu. Na vrhu je pričvršćena opruga koja pokušava da ispravi kutiju na isti način na koji aluminijski ravnalo, ako je savijeno, pokušava da ispravi. Atmosferski pritisak, naprotiv, pokušava da komprimuje kutiju.
Kada se pritisak poveća, debljina kutije se smanjuje, što znači da poluga okreće osovinu. Ako pričvrstite strelicu na osu, ona će se rotirati udesno kada se debljina smanji, a ulijevo kada se debljina poveća.
