Atmosferski tlak je sila kojom na nas utječe okolni zrak, tj. atmosfera. U članku će biti prikazani eksperimenti tijekom kojih ćemo se uvjeriti da tlak zraka doista postoji. Saznat ćemo tko ga je prvi put izmjerio, što se događa kada je atmosferski tlak neravnomjerno raspoređen i još mnogo toga.
Manifestacije atmosferskog tlaka
Ako zrak pritišće sve okolo, onda nešto teži. Je li to doista istina, zašto nam se onda čini bestežinskim? Provedimo eksperimente koji pokazuju da atmosferski tlak stvarno postoji.
Napunite špricu vodom do sredine, a zatim povucite klip prema gore. Voda će pratiti klip. Razlog tome je atmosferski tlak, ali kada ljudi još nisu znali za njegovo postojanje, rekli su da priroda jednostavno ne podnosi prazninu. Sada znamo da kada se klip podigne, nastaje područjesmanjen tlak, a atmosfera istiskuje vodu u špricu.
Iskustvo s plastičnom karticom i staklenkom
Staklenu teglu do vrha napunite vodom, a vrh prekrijte komadom plastike, na primjer, karticom. Okrenimo staklenku i vidimo da kartica drži i da ne pada. Sila pritiska vode kompenzira se silom pritiska atmosfere. Ništa ne pritišće vodu odozgo, ali atmosfera pritišće odozdo, kao rezultat toga, karta se drži. Ako zrak uđe između plastike i staklenke, kartica će otpasti i voda će se izliti.
Torricelli uređaj
Talijanski znanstvenik Torricelli prvi je put izmjerio atmosferski tlak. To je učinio takozvanim živinim barometrom. Prvo je Torricelli napunio staklenu cijev živom do vrha, uzeo veliku zdjelu žive, preokrenuo cijev, zaronio je u posudu i otvorio donji kraj. Merkur se počeo spuštati, ali nije izašao u potpunosti, već se spustio na određenu visinu.
Ispostavilo se da je ova razina 760 mm. Stoga je tlak atmosfere u stanju zadržati živin stupac od 760 mm. Ako tlak raste, onda može držati stup 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 tlak podiže živu za 760 mm. To znači dastup žive 760 mm visok pritišće silom jednakom normalnoj razini atmosferskog tlaka. 1 mm Hg je tlak koji proizvodi 1 mm visok stupac žive. Zamislite da je visina živinog stupca 1 mm. Izračunajte hidrostatički tlak koji odgovara ovoj nadmorskoj visini.
P=1 mmHg Hidrostatički tlak izračunava se po formuli: ρgh. ρ je gustoća žive, g je ubrzanje uslijed gravitacije, h je visina stupca tekućine. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 m. Zamijenite ove podatke u formulu. Nakon pretvorbe, 13,69,8=133,3 N/m2 ostat će. N/m2 - ovo je Pascal (Pa). Ako atmosferski tlak pretvorimo u hektopaskale, tada je 1 mm Hg. Umjetnost. odgovara 1.333 hPa.
Hg i vrijeme
Torricelli je dugo promatrao očitanja živinog barometra. Primijetio je zanimljivu stvar. Kada stupac žive padne, odnosno kada atmosferski tlak postane nizak, nakon nekog vremena nastupa loše vrijeme. Kada se živi stupac podigne, nakon nekog vremena loše vrijeme zamjenjuje lijepo vrijeme. Odnosno, mjerenje atmosferskog tlaka omogućuje vam izradu vremenske prognoze.
Sada meteorološke službe 24 sata, svaka 3 sata, mjere atmosferski tlak. Knjiga Julesa Vernea Petnaestogodišnji kapetan opisuje promatranje barometra i vremena. Protagonist knjige otkrio je da ako stup žive brzo pada, vrijeme se naglo pogoršava, ali ne zadugo, ako se razina žive smanjuje polako, tijekom nekoliko dana, tadavrijeme će se postupno pogoršavati, ali će trajati dugo.
Što se događa kada je atmosferski tlak neravnomjerno raspoređen
Razmotrimo sinoptičku kartu. Sadrži vrijednosti atmosferskog tlaka u različitim područjima, gradovima, zemljama, kontinentima. Smjer kretanja zračnih masa označen je strelicama. Zašto vjetar puše? Atmosferski tlak je na nekim mjestima veći, a na drugim mjestima manji. Odakle je veći, vjetar puše tamo gdje je manji. Vidimo ga u smjeru strelica na karti.
Ako pogledate cijeli planet, možete vidjeti da je različit u različitim dijelovima. Područja visokog tlaka označena su ljubičastom bojom, gdje se strelice vjetra vrte i kreću u smjeru kazaljke na satu. Ovo područje visokog tlaka naziva se anticiklona. Obično je vedro vrijeme.
Ali Španjolska i Portugal. Ovdje promatramo dvije najjače anticiklone. Uvijanje zračnih struja povezano je s rotacijom globusa.
A ovdje su dva moćna područja niskog atmosferskog tlaka - samo 965 hektopaskala. Ovo je ciklon, zrak u njemu rotira suprotno od kazaljke na satu.
Tako možete promatrati raspodjelu atmosferskog tlaka na različitim mjestima na našem planetu. Danas meteorolozi točno predviđaju vremenske promjene do kojih dolazi kada je atmosferski tlak neravnomjerno raspoređen.
Tlak na i iznad razine mora
Pretpostavimo da barometar pokazuje tlak od 1006 hPa. Ali akopogledajte sinoptičku kartu danog područja, grada, može se pokazati da je atmosferski tlak tamo drugačiji. Zašto se ovo događa? Činjenica je da sinoptičke karte prikazuju vrijednosti atmosferskog tlaka na razini mora. Možemo biti na određenoj visini iznad razine mora, pa je tlak koji barometar pokazuje u prostoriji manji nego na razini mora.
visinomjer
Kako izmjeriti visinu svoje lokacije? Postoje posebni instrumenti slični barometru, ali njihova ljestvica nije graduirana u jedinicama tlaka, već u jedinicama visine. Takve uređaje imaju turisti i piloti. Zovu se visinomjeri ili parametarski visinomjeri. Kada je pilot na zemlji, visinomjer postavlja na nulu, jer je njegova visina iznad tla nula. Po potrebi namješta strelicu na visinu iznad razine mora, ovisno o tome je li mu važno znati na kojoj je visini uzletište iznad razine mora ili ne. U slučaju dugih letova, to može biti korisno, pogotovo ako je uzletište u planinama. Zatim, gledajući u iglu visinomjera, pilot određuje visinu.
Zašto se atmosferski tlak povećava s visinom
Nakon što smo saznali da kada je atmosferski tlak neravnomjerno raspoređen, nastaje vjetar, shvatimo zašto tlak opada s povećanjem visine. Zrak ima težinu, pa ga privlači zemlja, vrši pritisak na nju. Ako barometar postavimo u određeni sloj atmosfere, tada će ga taj sloj atmosfere pritisnuti,koji je iznad. Treba napomenuti da atmosfera nema jasne granice.
Ako barometar postavimo na razinu mora, tlak će biti jednak zbroju tlaka u ovom sloju zraka i tlakova u gornjim slojevima atmosfere. To jest, kako se visina povećava, tlak se smanjuje. Postavlja se pitanje: je li moguće izračunati atmosferski tlak prema formuli R=ρgh? Ne, jer vrijednost gustoće zraka nije konstantna u različitim slojevima atmosfere. Pri dnu je zrak pod većim pritiskom, pa je gušći, a na vrhu je manje gustoće.
