Atmosfera je oblak plina koji okružuje Zemlju. Težina zraka, čija visina prelazi 900 km, ima snažan učinak na stanovnike našeg planeta. Mi to ne osjećamo, uzimajući život na dnu zračnog oceana kao nešto što se podrazumijeva. Osoba osjeća nelagodu kada se penje visoko u planine. Nedostatak kisika izaziva brzi umor. U isto vrijeme, atmosferski tlak se značajno mijenja.
Fizika se bavi atmosferskim tlakom, njegovim promjenama i utjecajem na Zemljinu površinu.
U srednjoškolskoj fizici velika se pažnja posvećuje proučavanju djelovanja atmosfere. Značajke definicije, ovisnost o visini, utjecaj na procese koji se događaju u svakodnevnom životu ili u prirodi, objašnjavaju se na temelju znanja o djelovanju atmosfere.
Kada ljudi počinju proučavati atmosferski tlak? 6. razred - vrijeme za upoznavanje s osobitostima atmosfere. Ovaj se proces nastavlja u specijaliziranim razredima srednje škole.
Povijest studija
Prvi pokušaji uspostavljanja atmosferskog tlaka zraka napravljeni su 1643. godine na prijedlog talijanskog evanđelistaTorricelli. Staklena cijev zatvorena na jednom kraju bila je napunjena živom. Nakon zatvaranja s druge strane, spuštena je u živu. U gornjem dijelu cijevi uslijed djelomičnog istjecanja žive nastao je prazan prostor koji je dobio sljedeći naziv: “torricellian void”.
U to je vrijeme u prirodnoj znanosti dominirala Aristotelova teorija, 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 objasniti prisutnost praznine u staklenoj cijevi drugim stvarima.
Nema sumnje da je ovo prazan prostor, ne može se ispuniti ničim, jer je do početka pokusa živa potpuno ispunila cilindar. I, istječući, nije dopuštao drugim tvarima 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 i u komunikacijskim posudama, stvara isti pritisak na živu u posudi kao nešto izvana. Na istoj razini samo atmosfera dolazi u dodir s površinom žive. Njezin je pritisak taj koji sprječava izlijevanje tvari pod utjecajem gravitacije. Poznato je da plin stvara isto djelovanje u svim smjerovima. Utječe na površinu žive u posudi.
Visina živinog cilindra je približno 76 cm. Primjećuje se da ovaj pokazatelj varira tijekom vremena, pa se mijenja i atmosferski tlak. Može se mjeriti u cm žive.stupac (ili u milimetrima).
Koje jedinice koristiti?
Međunarodni sustav jedinica je međunarodni, tako da ne uključuje upotrebu milimetara žive. Umjetnost. pri određivanju tlaka. Jedinica za atmosferski tlak postavlja se na isti način kao što se to događa u krutim tvarima i tekućinama. Mjerenje tlaka u paskalima prihvaćeno je 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. Tlak stupca tekućine postavlja se prema sljedećoj formuli: p=ρgh. Gustoća žive ρ=13600 kg/m3. Uzmimo za referentnu točku stupac žive dug 760 milimetara. Odavde:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292,8 Pa
Za snimanje atmosferskog tlaka u paskalima, uzmite u obzir: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Primjer rješavanja problema
Odredite silu kojom atmosfera djeluje na površinu krova dimenzija 10x20 m. Pretpostavlja se da je tlak atmosfere 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Analiza
Da biste odredili silu djelovanja, morate postaviti atmosferski tlak u paskalima. Uzimajući u obzir činjenicu da 1 milimetar Hg. jednako 133,3 Pa, imamo sljedeće: p=98642 Pa.
Odluka
Koristite formulu za određivanje tlaka:
p=F/s, Budući da površina krova nije data, pretpostavimo da je pravokutnik. Površina ove figure određena je formulom:
s=ab.
Zamijenite vrijednost područja uformula za izračun:
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 tlaka može se izvesti pomoću stupca žive. Ako popravite ljestvicu pored nje, tada postaje moguće popraviti promjene. Ovo je najjednostavniji živin barometar.
Evangelista Torricelli bio je taj koji je bio iznenađen primijetivši promjene u djelovanju atmosfere, povezujući ovaj proces s toplinom i hladnoćom.
Atmosferski tlak na površini mora na 0 stupnjeva Celzijusa nazvan je optimalnim. Ova vrijednost je 760 mmHg. Normalni atmosferski tlak u paskalima smatra se jednakim 105 Pa.
Poznato je da je živa prilično štetna za ljudsko zdravlje. Zbog toga se otvoreni živini barometri ne mogu koristiti. Ostale tekućine su mnogo manje guste, tako da cijev napunjena tekućinom mora biti dovoljno duga.
Na primjer, vodeni stupac koji je stvorio Blaise Pascal trebao bi biti visok oko 10 m. Neugodnost je očita.
Barometar bez tekućine
Izuzetan korak naprijed je ideja odmicanja od tekućine pri izradi barometara. Mogućnost izrade uređaja za određivanje atmosferskog tlaka implementirana je u aneroidnim barometrima.
Glavni dio ovog mjerača je ravankutija iz koje se ispumpava zrak. Kako ga atmosfera ne bi stisnula, površina je valovita. Kutija je sustavom opruga povezana sa strelicom koja pokazuje vrijednost tlaka na ljestvici. Potonji se može diplomirati u bilo kojoj jedinici. Atmosferski tlak se može mjeriti u paskalima s odgovarajućom mjernom skalom.
Visina dizanja i atmosferski tlak
Promjena gustoće atmosfere dok se dižete dovodi do smanjenja tlaka. Nehomogenost plinske ovojnice ne dopušta uvođenje linearnog zakona promjene, budući da se stupanj smanjenja tlaka smanjuje s povećanjem visine. Na površini Zemlje, kako se diže, na svakih 12 metara, učinak atmosfere pada za 1 mm Hg. Umjetnost. U troposferi se slična promjena događa svakih 10,5 metara.
Blizu površine Zemlje, na visini zrakoplova, aneroid opremljen posebnom skalom može odrediti visinu prema atmosferskom tlaku. Ovaj uređaj se zove visinomjer.
Poseban uređaj na površini Zemlje omogućuje 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 tlak 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 očitanje barometra na visini H, uzimamo to u obzirpad tlaka 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 zabilježili dobiveni atmosferski tlak u paskalima, učinite sljedeće:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Odgovor: 72619 Pa.
Atmosferski tlak i vrijeme
Kretanje atmosferskih slojeva zraka u blizini Zemljine površine i neujednačeno zagrijavanje zraka u različitim područjima dovode do promjena vremenskih uvjeta u svim dijelovima planeta.
Tlak može varirati za 20-35 mmHg. dugoročno i za 2-4 milimetra žive. tijekom dana. Zdrava osoba ne percipira promjene u ovom pokazatelju.
Atmosferski tlak, čija je vrijednost ispod normale i često se mijenja, ukazuje na ciklon koji je prekrio određenu. Često je ovaj fenomen popraćen naoblakom i padalinama.
Nizak tlak nije uvijek znak kišnog vremena. Loše vrijeme više ovisi o postupnom smanjenju dotičnog pokazatelja.
Oštar pad tlaka 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 razdoblja lošeg vremena, dolazi do postupnog i postojanog porasta atmosferskog tlaka;
- pritisak raste po maglovitom bljuzgavom vremenu;
- u razdoblju juga, dotični indikator raste nekoliko dana zaredom;
- povećanje atmosferskog tlaka tijekom vjetrovitog vremena znak je ugodnog vremena.
