Atmosferski pritisak je sila kojom na nas utiče okolni vazduh, odnosno atmosfera. U članku će biti predstavljeni eksperimenti tokom kojih ćemo se uvjeriti da tlak zraka zaista postoji. Saznat ćemo ko ga je prvi put izmjerio, šta se dešava kada je atmosferski pritisak neravnomjerno raspoređen i još mnogo toga.
Manifestacije atmosferskog pritiska
Ako vazduh pritiska sve okolo, onda nešto teži. Da li je to zaista istina, zašto nam se onda čini bestežinskim? Hajde da sprovedemo eksperimente koji pokazuju da atmosferski pritisak zaista postoji.
Napunite špric vodom do sredine, a zatim povucite klip prema gore. Voda će pratiti klip. Razlog tome je atmosferski pritisak, ali kada ljudi još nisu znali za njegovo postojanje, rekli su da priroda jednostavno ne podnosi prazninu. Sada znamo da kada se klip podigne, stvara se područjesmanjen pritisak, a atmosfera istiskuje vodu u špric.
Iskustvo sa plastičnom karticom i teglom
Napunite staklenu teglu do vrha vodom, prekrijte vrh komadom plastike, na primjer, karticom. Okrenimo teglu i vidimo da li kartica drži i da ne pada. Sila pritiska vode kompenzirana je silom pritiska atmosfere. Ništa ne pritiska vodu odozgo, ali atmosfera pritiska odozdo, kao rezultat toga, karta se drži. Ako zrak uđe između plastike i tegle, kartica će otpasti i voda će se izliti.
Torricelli uređaj
Talijanski naučnik Torricelli prvi put je izmjerio atmosferski pritisak. Učinio je to pomoću takozvanog živinog barometra. Prvo je Torricelli napunio staklenu cijev živom do vrha, uzeo veliku posudu sa živom, okrenuo cijev, zaronio je u posudu i otvorio donji kraj. Merkur je počeo da se spušta, ali nije izašao u potpunosti, već se spustio na određenu visinu.
Ispostavilo se da je ovaj nivo 760 mm. Zbog toga je pritisak atmosfere u stanju da drži stub žive od 760 mm. Ako pritisak poraste, onda može držati stub veće visine, ako se smanjuje, manje. Ako je tako, onda se o njegovoj veličini može suditi po visini stupa. Stoga se u praksi tlak atmosfere i plinova često mjeri upravo u milimetrima žive. Uspostavimo odnos između milimetara žive i uobičajenih jedinica paskala.
Kako su milimetri žive i paskali povezani
Atmosferski pritisak podiže živu za 760 mm. To znači dastub žive visine 760 mm pritiska silom koja je jednaka normalnom nivou atmosferskog pritiska. 1 mm Hg je pritisak koji proizvodi 1 mm visok stub žive. Zamislite da je visina živinog stuba 1 mm. Izračunajte hidrostatički pritisak koji odgovara ovoj nadmorskoj visini.
P=1 mmHg Hidrostatički pritisak se izračunava po formuli: ρgh. ρ je gustina žive, g je ubrzanje usled gravitacije, h je visina stuba tečnosti. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 m. Zamijenite ove podatke u formulu. Nakon konverzije, 13,69,8=133,3 N/m2 će ostati. N/m2 - ovo je Pascal (Pa). Ako atmosferski pritisak pretvorimo u hektopaskale, onda je 1 mm Hg. Art. odgovara 1.333 hPa.
Hg i vrijeme
Torricelli je dugo gledao očitanja živinog barometra. Primijetio je zanimljivu stvar. Kada se stupac žive spusti, odnosno kada atmosferski pritisak postane nizak, nakon nekog vremena nastupa loše vrijeme. Kada se živi stub poraste, nakon nekog vremena loše vrijeme zamjenjuje lijepo vrijeme. Odnosno, mjerenje atmosferskog pritiska vam omogućava da napravite vremensku prognozu.
Sada meteorološke službe 24 sata, svaka 3 sata, mjere atmosferski pritisak. Knjiga Jules Verne Petnaestogodišnji kapetan opisuje posmatranje barometra i vremena. Protagonista knjige otkrio je da ako živin stup brzo pada, vrijeme se naglo pogoršava, ali ne zadugo, ako se nivo žive smanjuje polako, tokom nekoliko dana, tadavrijeme će se postepeno pogoršavati, ali će trajati dugo.
Šta se dešava kada je atmosferski pritisak neravnomjerno raspoređen
Razmotrimo sinoptičku kartu. Sadrži vrijednosti atmosferskog tlaka u različitim područjima, gradovima, državama, kontinentima. Smjer kretanja zračnih masa označen je strelicama. Zašto vjetar duva? Atmosferski pritisak je na nekim mjestima veći, a na drugim mjestima manji. Od mjesta gdje je veći, vjetar duva tamo gdje je manji. Vidimo ga u pravcu strelica na mapi.
Ako pogledate cijelu planetu, možete vidjeti da je različita u različitim dijelovima. Područja visokog pritiska su označena ljubičastom bojom, gdje se strelice vjetra vrte i kreću u smjeru kazaljke na satu. Ovo područje visokog pritiska naziva se anticiklon. Obično je vedro vrijeme.
Ali Španija i Portugal. Ovdje uočavamo dvije najmoćnije anticiklone. Uvrtanje vazdušnih struja povezano je sa rotacijom globusa.
A evo dva moćna područja niskog atmosferskog pritiska - samo 965 hektopaskala. Ovo je ciklon, vazduh u njemu rotira suprotno od kazaljke na satu.
Tako možete posmatrati distribuciju atmosferskog pritiska na različitim mestima na našoj planeti. Danas meteorolozi precizno predviđaju vremenske promjene koje nastaju kada je atmosferski pritisak neravnomjerno raspoređen.
Pritisak na i iznad nivoa mora
Pretpostavimo da barometar pokazuje pritisak od 1006 hPa. Ali akopogledaj sinoptičku kartu datog područja, grada, može se pokazati da je atmosferski pritisak tamo drugačiji. Zašto se ovo dešava? Činjenica je da sinoptičke karte prikazuju vrijednosti atmosferskog pritiska na nivou mora. Možemo biti na određenoj visini iznad nivoa mora, pa je pritisak koji barometar pokazuje u prostoriji manji nego na nivou mora.
Altimetar
Kako izmjeriti visinu vaše lokacije? Postoje posebni instrumenti slični barometru, ali njihova skala nije gradirana u jedinicama pritiska, već u jedinicama visine. Takve uređaje imaju turisti i piloti. Zovu se visinomjeri ili parametarski visinomjeri. Kada je pilot na zemlji, on postavlja visinomjer na nulu, jer je njegova visina iznad zemlje nula. Ako je potrebno, strelicu namješta na visinu iznad nivoa mora, ovisno o tome da li mu je važno da zna na kojoj se visini aerodrom nalazi iznad nivoa mora ili ne. U slučaju dugih letova, ovo može biti korisno, posebno ako je aerodrom u planinama. Zatim, gledajući u iglu visinomjera, pilot određuje visinu.
Zašto se atmosferski pritisak povećava sa visinom
Nakon što smo saznali da kada je atmosferski pritisak neravnomerno raspoređen, nastaje vetar, hajde da shvatimo zašto pritisak opada sa povećanjem visine. Vazduh ima težinu, pa ga privlači zemlja, vrši pritisak na nju. Ako barometar postavimo u određeni sloj atmosfere, onda će ga taj sloj atmosfere pritisnuti,koji je iznad. Treba napomenuti da atmosfera nema jasne granice.
Ako barometar postavimo na nivo mora, pritisak će biti jednak zbiru pritiska u ovom sloju vazduha i pritisaka u gornjim slojevima atmosfere. To jest, kako se visina povećava, pritisak opada. Postavlja se pitanje: da li je moguće izračunati atmosferski pritisak prema formuli R=ρgh? Ne, jer vrijednost gustine zraka nije konstantna u različitim slojevima atmosfere. Na dnu je vazduh pod većim pritiskom, pa je gušći, a na vrhu je manje gust.
