Atmosfera je oblak gasa koji okružuje Zemlju. Težina zraka, čija visina prelazi 900 km, snažno djeluje na stanovnike naše planete. Mi to ne osećamo, uzimajući život na dnu vazdušnog okeana kao nešto što se podrazumeva. Osoba osjeća nelagodu kada se penje visoko u planine. Nedostatak kiseonika izaziva brzi zamor. Istovremeno, atmosferski pritisak se značajno menja.
Fizika se bavi atmosferskim pritiskom, njegovim promjenama i uticajem na površinu Zemlje.
U srednjoškolskoj fizici velika pažnja se poklanja proučavanju djelovanja atmosfere. Osobine definicije, zavisnost od visine, uticaj na procese koji se dešavaju u svakodnevnom životu ili u prirodi, objašnjavaju se na osnovu saznanja o delovanju atmosfere.
Kada ljudi počinju proučavati atmosferski pritisak? 6. razred - vrijeme je da se upoznate sa posebnostima atmosfere. Ovaj proces se nastavlja u specijalizovanim razredima srednje škole.
Historija studija
Prvi pokušaji uspostavljanja atmosferskog vazdušnog pritiska napravljeni su 1643. godine na predlog italijanskog evanđelisteTorricelli. Staklena cijev zapečaćena na jednom kraju bila je napunjena živom. Nakon zatvaranja s druge strane, spuštena je u živu. U gornjem dijelu cijevi, uslijed djelomičnog izlivanja žive, formirao se prazan prostor koji je dobio sljedeći naziv: „Toricellian praznina“.
Do tog vremena, Aristotelova teorija je dominirala u prirodnim naukama, koji je vjerovao da se "priroda boji praznine." Prema njegovim stavovima, ne može biti praznog prostora koji nije ispunjen materijom. Stoga su dugo vremena pokušavali da objasne prisustvo praznine u staklenoj cijevi drugim stvarima.
Nema sumnje da je ovo prazan prostor, ne može se ispuniti ničim, jer je do početka eksperimenta živa potpuno ispunila cilindar. I, istječući, nije dozvolio drugim supstancama da popune upražnjeno mjesto. Ali zašto se sva živa nije izlila u posudu, jer ni za to nema prepreka? Zaključak se nameće sam od sebe: živa u cijevi, kao iu komunikacionim sudovima, stvara isti pritisak na živu u posudi kao nešto izvana. Na istom nivou, samo atmosfera dolazi u kontakt sa površinom žive. Njen pritisak je taj koji sprečava da se supstanca izlije pod uticajem gravitacije. Poznato je da plin stvara isto djelovanje u svim smjerovima. Utiče na površinu žive u posudi.
Visina živinog cilindra je približno 76 cm. Primjećuje se da ovaj indikator varira tokom vremena, stoga se mijenja i atmosferski pritisak. Može se mjeriti u cm žive.stupac (ili u milimetrima).
Koje jedinice koristiti?
Međunarodni sistem jedinica je međunarodni, tako da ne uključuje upotrebu milimetara žive. Art. prilikom određivanja pritiska. Jedinica za atmosferski pritisak se postavlja na isti način kao što se to dešava u čvrstim materijama i tečnostima. Mjerenje pritiska u paskalima je prihvaćeno u SI.
Za 1 Pa uzima se takav pritisak koji stvara sila od 1 N po površini od 1 m2.
Odredite kako su jedinice mjere povezane. Pritisak kolone tečnosti se postavlja prema sledećoj formuli: p=ρgh. Gustina žive ρ=13600 kg/m3. Uzmimo za referentnu tačku stub žive 760 milimetara. Odavde:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292,8 Pa
Da biste snimili atmosferski pritisak u paskalima, uzmite u obzir: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Primjer rješavanja problema
Odredite silu kojom atmosfera deluje na površinu krova dimenzija 10x20 m. Pretpostavlja se da je pritisak atmosfere 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Analiza
Da biste odredili silu djelovanja, morate postaviti atmosferski pritisak u paskalima. Uzimajući u obzir činjenicu da 1 milimetar Hg. jednako 133,3 Pa, imamo sljedeće: p=98642 Pa.
Odluka
Koristite formulu za određivanje pritiska:
p=F/s, Pošto površina krova nije data, pretpostavimo da je pravougaonik. Površina ove figure određena je formulom:
s=ab.
Zamijenite vrijednost područja uformula za izračunavanje:
p=F/(ab), odakle:
F=pab.
Izračunajte: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Odgovor: sila pritiska atmosfere na krovu kuće je 1,97 MN.
Metode mjerenja
Eksperimentalno određivanje atmosferskog pritiska može se izvesti pomoću kolone žive. Ako popravite skalu pored nje, tada postaje moguće popraviti promjene. Ovo je najjednostavniji živin barometar.
Bio je to Evangelista Torricelli koji je bio iznenađen kada je primijetio promjene u djelovanju atmosfere, povezujući ovaj proces sa toplinom i hladnoćom.
Atmosferski pritisak na površini mora na 0 stepeni Celzijusa nazvan je optimalnim. Ova vrijednost je 760 mmHg. Normalni atmosferski pritisak u paskalima smatra se jednakim 105 Pa.
Poznato je da je živa prilično štetna po ljudsko zdravlje. Kao rezultat toga, otvoreni živini barometri se ne mogu koristiti. Druge tečnosti su mnogo manje guste, tako da epruveta napunjena tečnošću mora biti dovoljno dugačka.
Na primjer, vodeni stupac koji je kreirao Blaise Pascal trebao bi biti visok oko 10 m. Neugodnost je očigledna.
Barometar bez tečnosti
Izuzetan korak naprijed je ideja odmicanja od tekućine pri pravljenju barometara. Mogućnost izrade uređaja za određivanje atmosferskog pritiska implementirana je u aneroidnim barometrima.
Glavni dio ovog mjerača je ravankutija iz koje se ispumpava vazduh. Kako ne bi bila stisnuta atmosferom, površina je valovita. Kutija je povezana sistemom opruga sa strelicom koja pokazuje vrijednost pritiska na skali. Potonje se može diplomirati u bilo kojoj jedinici. Atmosferski pritisak se može mjeriti u paskalima uz odgovarajuću mjernu skalu.
Visina dizanja i atmosferski pritisak
Promena gustine atmosfere dok se dižete dovodi do smanjenja pritiska. Nehomogenost gasnog omotača ne dozvoljava uvođenje linearnog zakona promjene, budući da se stepen smanjenja pritiska smanjuje sa povećanjem visine. Na površini Zemlje, kako se diže, na svakih 12 metara, efekat atmosfere opada za 1 mm Hg. Art. U troposferi, slična promjena se dešava svakih 10,5 metara.
Blizu površine Zemlje, na visini aviona, aneroid opremljen posebnom skalom može odrediti visinu pomoću atmosferskog pritiska. Ovaj uređaj se zove visinomjer.
Poseban uređaj na površini Zemlje omogućava vam da postavite visinomjer na nulu, tako da ga kasnije možete koristiti za određivanje visine uspona.
Primjer rješavanja problema
U podnožju planine, barometar je pokazao atmosferski pritisak od 756 milimetara žive. Kolika će biti vrijednost na nadmorskoj visini od 2500 metara? Potrebno je zabilježiti atmosferski tlak u paskalima.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Odluka
Da bismo odredili očitavanje barometra na visini H, uzimamo to u obzirpritisak pada za 1 mm Hg. svakih 12 metara. Stoga:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, od:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
Da biste snimili dobijeni atmosferski pritisak u paskalima, uradite sledeće:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Odgovor: 72619 Pa.
Atmosferski pritisak i vrijeme
Kretanje atmosferskih slojeva vazduha u blizini Zemljine površine i neujednačeno zagrevanje vazduha u različitim oblastima dovode do promena vremenskih uslova u svim delovima planete.
Pritisak može varirati za 20-35 mmHg. dugoročno i za 2-4 milimetra žive. tokom dana. Zdrava osoba ne percipira promjene u ovom pokazatelju.
Atmosferski pritisak, čija je vrijednost ispod normale i često se mijenja, ukazuje na ciklon koji je zahvatio određeni. Često je ova pojava praćena naoblakom i padavinama.
Nizak pritisak nije uvijek znak kišnog vremena. Loše vrijeme više zavisi od postepenog smanjenja dotičnog indikatora.
Oštar pad pritiska na 74 centimetra Hg. a ispod prijeti nevrijeme, pljuskovi koji će se nastaviti i kada indikator već počne rasti.
Promjene vremena na bolje mogu se prepoznati po sljedećim znakovima:
- nakon dugog perioda lošeg vremena, dolazi do postepenog i postojanog porasta atmosferskog pritiska;
- pritisak raste po maglovitom bljuzgavom vremenu;
- u periodu južnih vjetrova, dotični indikator raste nekoliko dana za redom;
- povećanje atmosferskog pritiska tokom vetrovitog vremena je znak prijatnog vremena.
