Atmosferski tlak je sila kojom zrak pritišće Zemlju, čovjeka i sve što ga okružuje. Članak će vam reći kako je u XVII stoljeću. uz pomoć pokusa prvi put je prikazana sila tlaka zraka. Vrlo je zanimljivo! Naučit ćemo kako se atmosferski tlak označava i kako se mjeri.
Iskusite Otta von Guerickea
Koliko je visok atmosferski tlak, svijet je saznao 1654. To se dogodilo zahvaljujući burgomasteru grada Magdeburga (Njemačka) Ottu von Guerickeu. Pokazao je iskustvo s takozvanim magdeburškim hemisferama. Tada nije bilo govora o tome kako se indicira tlak zraka, jer ga još uvijek nisu znali izmjeriti. Kako izgledaju hemisfere možete vidjeti na fotografiji iz Magdeburškog muzeja.
Ovo su dvije brončane hemisfere, jedna je čvrsta, a druga ima rupu. Između hemisfera postavljena je nauljena kožna brtva radi nepropusnosti i spojena. Kroz rupu je ispumpan zrak iz hemisfera. Zanimljivo, sam Guericke četiri godine ranije, 1650. godineizumio vakuum pumpu. On je također na slici. Kada je zrak ispumpan, hemisfere su stisnute atmosferskim tlakom. Kako bi ih međusobno odvojili, koristili su vučnu silu konja.
Eksperimentirajte s magdeburškim hemisferama
Prije nego naučimo kako je atmosferski tlak indiciran, napravimo eksperiment. Za to ćemo koristiti model magdeburških hemisfera. Pričvrstite vakuumsku 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.
Tijekom ispumpavanja zraka nemoguće je odvojiti hemisfere, jer se čvrsto prianjaju jedna uz drugu. Isključite pumpu, odvojite gumeno crijevo. Zrak će početi ulaziti u prostor između hemisfera. Tada će se lako odvojiti.
Koje slovo predstavlja tlak zraka
Pokušajmo izračunati silu koja je stisnula hemisfere. Kada ispumpavamo zrak, na hemisfere djeluje samo sila atmosferskog tlaka. Komprimira hemisfere i usmjerava se od unutarnjih stijenki šupljih sfera prema središtu prostora između njih. Promjer hemisfera (d) u Guerickeu bio je 35,5 cm.
Na temelju činjenice da nismo mogli odvojiti hemisfere, postaje jasno da je sila pritiska vrlo velika. Čak osam konja sa svake strane nije moglo razbiti ove hemisfere. Ovdje je gravura koja ilustrira iskustvo Otta von Guerickea.
Koje slovo predstavlja pritisak? Slovo P. Normalni atmosferski tlak (Patm) je 100 kilopaskala (kPa). Takva sila djeluje na svaki dio hemisfere. Sila pritiska F jednaka je umnošku atmosferskog tlaka i površine poprečnog presjeka 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 razbiti ove hemisfere.
Barometar
Kako se pokazuje atmosferski tlak, znamo, ali kako se mjeri? Barometar, koji je u prvoj polovici 17. stoljeća izumio Talijan Torricelli, 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 je barometar izumljen tek dvije stotine godina kasnije i nazvan je aneroid. Ova riječ prevedena na ruski znači bez tekućine. Razmislite što je aneroidni barometar.
Ovo je mali uređaj. Za razliku od Torricellijeve živine cijevi, koja je visoka jedan metar, lako se može nositi sa sobom gdje god idete. Što je unutra? Pogledajmo eksplodirao barometar.
Kako je naznačen tlak u njemu? Uređaj ima skalu sličnu brojčaniku sata. Tlak u kilopaskalima označen je strelicom. Iza brojčanika vidimo tri spljoštene kutije. Iz njih se ispumpava zrak, a unutra je opruga. Da nije bilo, bila bi atmosferazdrobljene kutije. Dalje od opruge, poluga se odmiče, prenosi pokrete kutija. Zašto se kreću? Kutije mogu promijeniti svoju debljinu. Kada je atmosferski tlak veći, zrak komprimira kutije, njihova debljina se smanjuje. Kada je pritisak manji, opruga se ispravlja i kutije postaju deblje. Kroz mehanizam poluga, pokret se prenosi na strelicu.
Barometar bez tekućine
Naučili smo kako se tlak prikazuje u barometru bez tekućine, a sada ćemo nacrtati njegov dijagram.
Tri kutije daju uređaju veću točnost, ali u principu je jedan dovoljan. Posebno je izrađen valovit kako bi imao mogućnost mijenjanja debljine. Zapamtite valovita, a time i fleksibilna crijeva za usisivač. Dno kutije pričvršćeno je na bazu. Na vrhu je pričvršćena opruga koja pokušava ispraviti kutiju na isti način na koji aluminijsko ravnalo, ako je savijeno, pokušava ispraviti. Atmosferski tlak, naprotiv, pokušava komprimirati kutiju.
Kada se pritisak poveća, debljina kutije se smanjuje, što znači da poluga okreće osovinu. Ako pričvrstite strelicu na os, ona će se rotirati udesno kada se debljina smanji, a ulijevo kada se debljina poveća.
