Jak mierzyć ciśnienie atmosferyczne w paskach? Jakie jest normalne ciśnienie atmosferyczne w paśmie?
Atmosfera to chmura gazu otaczająca Ziemię. Masa powietrza, wysokość kolumny, która przekracza 900 km, ma ogromny wpływ na mieszkańców naszej planety. Nie czujemy tego, biorąc na siebie życie na dnie oceanu powietrznego. Dyskomfort czują się ludzie, wspinając się wysoko w górach. Brak tlenu powoduje szybkie zmęczenie. W tym samym czasie zmienia się znacząco ciśnienie atmosferyczne.
Fizyka uwzględnia ciśnienie atmosferyczne, jego zmiany i jego wpływ na powierzchnię Ziemi.
Kiedy zaczynają badać ciśnienie atmosferyczne? Grade 6 - czas na poznanie specyfiki atmosfery. Proces ten trwa nadal w klasach profilowych szkoły seniorskiej.
Historia badań
Pierwsze próby ustalenia ciśnienia atmosferycznegopowietrza wziął w 1643 na sugestię włoskiego Evangelista Torricelli. Szklaną rurę przyspawaną z jednego końca wypełniono rtęcią. Zamknięcie drugiej strony zostało obniżone do rtęci. W górnej części rury ze względu na częściowe wyciekanie rtęci utworzony pustą przestrzeń, aby otrzymać następujące nazwy: „Torricellego void”.
W tym czasie dominowała nauka naturalnaTeoria Arystotelesa, który wierzył, że "natura boi się pustki". Zgodnie z jego poglądami, nie może być pustej przestrzeni, nie wypełnionej materią. Dlatego obecność pustki w szklanej rurce przez długi czas usiłowała wyjaśnić inną materią.
W tym, że jest to pusta przestrzeń, nie ma wątpliwości,nie można go wypełnić niczym, ponieważ rtęć całkowicie wypełniła cylinder na początku eksperymentu. Wypływający nie pozwolił, aby inne substancje wypełniły wolne miejsce. Ale dlaczego cała rtęć nie wlała się do naczynia, ponieważ nie ma w tym przeszkód? Wniosek sugeruje sam siebie: rtęć w rurce, podobnie jak w naczyniach komunikacyjnych, wytwarza taki sam nacisk na rtęć w naczyniu, jak również na coś z zewnątrz. Na tym samym poziomie tylko atmosfera jest w kontakcie z powierzchnią rtęci. To jej ciśnienie sprawia, że substancja nie wylewa się pod wpływem grawitacji. Gaz, jak wiadomo, tworzy tę samą akcję we wszystkich kierunkach. Jego wpływ jest wystawiony na działanie rtęci w naczyniu.
Wysokość cylindra rtęci wynosi około 76 cm. Zauważono, że wskaźnik ten zmienia się wraz z upływem czasu, w związku z czym zmienia się ciśnienie atmosfery. Można go mierzyć w centymetrach rtęci (lub w milimetrach).
Jakie jednostki zastosować?
Międzynarodowy system jednostek jestmiędzynarodowy, w związku z tym nie obejmuje użycia milimetrów rtęci. Art. podczas określania ciśnienia. Jednostkę ciśnienia atmosferycznego ustala się analogicznie jak w ciałach stałych i cieczach. Pomiar ciśnienia w paskach odbywa się w SI.
Przez 1 Pa powstaje ciśnienie wytwarzane siłą 1 N na 1 m2.
Definiujemy, w jaki sposób jednostki miary są powiązane. Ciśnienie w kolumnie cieczy ustawiane jest zgodnie z następującą formułą: p = ρgh. Gęstość rtęci ρ = 13600 kg / m3. Dla punktu odniesienia, weźmy kolumnę rtęci o długości 760 milimetrów. Od tego miejsca:
p = 13600 kg / m3× 9,83 N / kg × 0,76 m = 101292,8 Pa
Aby zarejestrować ciśnienie atmosferyczne w paskach, bierzemy pod uwagę: 1 mm Hg. = 133,3 Pa.
Przykład rozwiązywania problemów
Oznaczyć siłę, z jaką atmosfera działa na powierzchnię dachu o wymiarach 10 x 20 m. Założono ciśnienie atmosferyczne równe 740 mm Hg.
p = 740 mm Hg, a = 10 m, b = 20 m.
Analiza
Aby określić siłę działania, konieczne jest ustalenie ciśnienia atmosferycznego w paskach. Biorąc pod uwagę 1 milimetr słupa rtęci. jest równa 133,3 Pa, mamy następujące: p = 98642 Pa.
Rozwiązanie
Używamy wzoru do określenia ciśnienia:
p = F / s,
Ponieważ obszar dachu nie jest podany, należy przyjąć, że ma on kształt prostokąta. Obszar tej liczby jest określony przez wzór:
s = ab.
Zastąp obszar w formule obliczeniowej:
p = F / (ab), z którego:
F = pab.
Obliczamy: F = 98642 Pa × 10 m × 20 m = 19728400 H = 1,97 MN.
Odpowiedź: ciśnienie atmosfery na dachu domu wynosi 1,97 MN.
Metody pomiaru
Eksperymentalne oznaczanie ciśnienia atmosferycznegomożna wykonać za pomocą słupka rtęci. Jeśli do niej dołączona jest skala, możliwe staje się zapisanie zmian. To najprostszy barometr rtęci.
Był zaskoczony, gdy zauważył zmiany w atmosferze Evangelisty Torricelliego, łącząc ten proces z gorącem i zimnem.
Wiadomo, że rtęć jest wystarczająco szkodliwa dlazdrowie ludzkie. W rezultacie nie można stosować otwartych barometrów rtęciowych. Inne płyny mają gęstość znacznie mniejszą, więc rura wypełniona cieczą musi być wystarczająco długa.
Na przykład kolumna wodna stworzona przez Blaise Pascal powinna mieć wysokość 10 metrów. Wada jest oczywista.
Barometr bezcięgnowy
Niezwykłym krokiem naprzód jest idea odejścia od płynu podczas tworzenia barometrów. Możliwość wykonania urządzenia do wyznaczania ciśnienia atmosferycznego realizowana jest w barometrach-aneroidach.
Główna część tego licznika jest płaskapudełko, z którego wypompowywane jest powietrze. Aby upewnić się, że nie jest zmiażdżony przez atmosferę, powierzchnia jest tektury falistej. System sprężyny skrzynki jest połączony ze strzałką wskazującą wartość ciśnienia na skali. Te ostatnie mogą być stopniowane w dowolnych jednostkach. Ciśnienie atmosferyczne w paskach można zmierzyć za pomocą odpowiedniej skali pomiarowej.
Elewacja i ciśnienie atmosferyczne
Zmiana gęstości atmosfery jako wzrostw górę prowadzi do zmniejszenia ciśnienia. Niehomogeniczność powłoki gazowej nie pozwala nam wprowadzić liniowego prawa zmienności, ponieważ wraz ze wzrostem wysokości zmniejsza się stopień spadku ciśnienia. Na powierzchni Ziemi jako wzrost co 12 metrów wpływ atmosfery spada o 1 mm Hg. Art. W troposferze podobna zmiana występuje co 10,5 m.
W pobliżu powierzchni Ziemi, na wysokości lotu samolotu, aneroid wyposażony w specjalną skalę może określić wysokość na podstawie ciśnienia atmosferycznego. To urządzenie nazywa się wysokościomierzem.
Specjalne urządzenie na powierzchni Ziemi pozwala ustawić odczyt wysokościomierza na zero, aby użyć go później do określenia wysokości podnoszenia.
Przykład rozwiązania problemu
U podnóża góry barometr wykazał ciśnienie atmosferyczne wynoszące 756 milimetrów słupa rtęci. Jakie jest znaczenie na wysokości 2500 metrów nad poziomem morza? Wymagane jest rejestrowanie ciśnienia atmosferycznego w paskach.
str1 = 756 mm Hg, H = 2500 m, str2 -?
Rozwiązanie
Aby określić odczyty barometru na wysokości H, bierzemy pod uwagę, że ciśnienie spada o 1 milimetr słupa rtęci. co 12 metrów. Dlatego:
(str1 - p2) × 12 m = H × 1 mmHg, skąd:
str2 = p1 - Н × 1 mm słupka rtęci / 12 m = 756 mm słupka rtęci. - 2500 m × 1 mm Hg / 12 m = 546 mm Hg.
Aby zarejestrować ciśnienie atmosferyczne uzyskane w paskach, wykonujemy następujące czynności:
str2 = 546 × 133,3 Pa = 72619 Pa
Odpowiedź: 72619 Pa.
Ciśnienie atmosferyczne i pogoda
Przepływ do atmosfery warstw powietrza w pobliżu powierzchni ziemi i nierównomiernego ogrzewania powietrza w różnych prowadzić do zmian w warunkach atmosferycznych w każdej części świata.
Ciśnienie może się różnić o 20-35 mm Hg. w długim okresie i 2-4 milimetry słupa rtęci. w ciągu dnia. Zdrowa osoba nie dostrzega zmian w tym wskaźniku.
Ciśnienie atmosferyczne, którego wartość jest niższa od normalnej i często się zmienia, wskazuje na cyklon pokrywający pewną. Często zjawisku temu towarzyszą zachmurzenia i opady.
Niskie ciśnienie nie zawsze jest oznaką deszczowej pogody. Nienawiść jest bardziej zależna od stopniowego spadku wskaźnika, o którym mowa.
Zmień pogodę na lepsze można określić za pomocą następujących funkcji:
- po długim okresie złej pogody obserwuje się stopniowy i stały wzrost ciśnienia atmosferycznego;
- W mglistej, gęstej pogodzie ciśnienie wzrasta;
- w południowych wiatrach wskaźnik ten wznosi się kilka dni z rzędu;
- wzrost ciśnienia atmosferycznego przy wietrznej pogodzie jest oznaką ustanowienia komfortowej pogody.
