Kako je prikazan zračni tlak. Kako se meri. Eksperimenti

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 17:55

Atmosferski tlak je sila, s katero zrak pritiska na Zemljo, človeka in vse, kar ga obdaja. Članek vam bo povedal, kako v XVII stoletju. s pomočjo poskusa je bila prvič prikazana sila zračnega tlaka. Zelo zanimivo je! Naučili se bomo, kako je atmosferski tlak označen in kako se meri.

Izkusite Otto von Guericke

Kako velik je atmosferski tlak, je svet izvedel leta 1654. To se je zgodilo po zaslugi burgomastra mesta Magdeburg (Nemčija) Otta von Guerickeja. Pokazal je izkušnje s tako imenovanimi magdeburškimi polobli. Potem ni bilo govora o tem, kako je zračni tlak indiciran, saj ga še vedno niso znali izmeriti. Kako izgledajo poloble, si lahko ogledate na fotografiji iz magdeburškega muzeja.

To sta dve bronasti polobli, ena je trdna, druga pa ima luknjo. Za tesnost je bilo med polobli nameščeno naoljeno usnjeno tesnilo in povezano. Skozi luknjo so iz hemisfer črpali zrak. Zanimivo je, da je sam Guericke štiri leta prej, leta 1650izumil vakuumsko črpalko. Na sliki je tudi on. Ko je bil zrak izčrpan, so bile poloble stisnjene z atmosferskim tlakom. Da bi jih ločili drug od drugega, so uporabili vlečno silo konj.

Poskusi z magdeburškimi polobli

Preden se naučimo, kako je atmosferski tlak označen, naredimo poskus. Zanj bomo uporabili model magdeburških hemisfer. Z gumijasto cevjo pritrdite vakuumsko črpalko na luknjo poloble. Vklopite ga, odprite pipo na eni od hemisfer. Tlak v prostoru med njima se bo zmanjšal. Posledično se sila, ki deluje na hemisfere od znotraj, zmanjša, sila, ki deluje od zunaj, pa se poveča.

Med črpanjem zraka je nemogoče ločiti hemisfere, saj se tesno prilegajo skupaj. Izklopite črpalko, odklopite gumijasto cev. Zrak bo začel vstopati v prostor med hemisferami. Potem se bosta zlahka ločila.

Katera črka predstavlja zračni tlak

Poskušajmo izračunati silo, ki je stisnila hemisfere. Ko izčrpavamo zrak, na poloble deluje le sila atmosferskega tlaka. Stisne hemisfere in je usmerjen od notranjih sten votlih krogel v središče prostora med njimi. Premer hemisfer (d) v Guerickeju je bil 35,5 cm.

Glede na dejstvo, da nismo mogli ločiti hemisfer, postane jasno, da je sila pritiska zelo velika. Tudi osem konjev na vsaki strani ni moglo prekiniti teh hemisfer. Tukaj je gravura, ki ponazarja izkušnjo Otta von Guerickeja.

Katera črka predstavlja pritisk? Črka P. Normalni atmosferski tlak (P_{atm) je 100 kilopascalov (kPa). Takšna sila deluje na vsak del hemisfere. Tlačna sila F je enaka zmnožku atmosferskega tlaka in površine preseka hemisfer S.}

S=πd²/4. F=10010³ Pa3, 14(0,355 m)^{2/4≈10 kN (kilonjutonov). To je teža bremena ene tone, zato konji niso mogli zlomiti teh hemisfer.}

barometer

Kako je atmosferski tlak prikazan, vemo, a kako se meri? Barometer, ki ga je v prvi polovici 17. stoletja izumil Italijan Torricelli, je imel pomanjkljivosti. Z lahkoto ga je bilo mogoče zlomiti, napolnjena je bila s strupenim živim srebrom in res si ga želel odnesti na različna mesta, da bi napovedal vreme.

Treba je bilo pripraviti napravo brez steklene cevi, torej brez tekočine. Takšen barometer so izumili šele dvesto let pozneje in so ga imenovali aneroid. Ta beseda, prevedena v ruščino, pomeni brez tekočine. Razmislite, kaj je aneroidni barometer.

To je majhna naprava. Za razliko od živosrebrne cevi Torricelli, ki je visoka en meter, jo lahko enostavno nosite s seboj kamor koli greste. Kaj je notri? Oglejmo si, kako je eksplodiral barometer.

Kako je prikazan tlak v njem? Naprava ima lestvico, podobno številčnici ure. Tlak v kilopaskalih je označen s puščico. Za številčnico vidimo tri sploščene škatle. Iz njih se črpa zrak, v notranjosti pa je vzmet. Če ne bi bilo, bi vzdušjezdrobljene škatle. Dalje od vzmeti se vzvod odmika, prenaša premike škatel. Zakaj se premikajo? Škatle lahko spremenijo svojo debelino. Ko je atmosferski tlak večji, zrak stisne škatle, njihova debelina se zmanjša. Ko je tlak manjši, se vzmet izravna in škatle postanejo debelejše. Preko mehanizma vzvodov se gibanje prenaša na puščico.

barometer brez tekočine

Spoznali smo, kako je tlak prikazan v breztekočinskem barometru, zdaj pa bomo narisali njegov diagram.

Tri polja dajejo napravi večjo natančnost, načeloma pa je ena dovolj. Izdelan je posebej valovit, da lahko spreminja svojo debelino. Ne pozabite na valovite in zato fleksibilne cevi za sesalnik. Dno škatle je pritrjeno na podlago. Na njen vrh je pritrjena vzmet, ki poskuša škatlo poravnati na enak način, kot poskuša poravnati aluminijasto ravnilo, če je upognjeno. Atmosferski tlak, nasprotno, poskuša stisniti škatlo.

Ko se tlak poveča, se debelina škatle zmanjša, kar pomeni, da ročica obrača os. Če na os pritrdite puščico, se bo vrtela v desno, ko se debelina zmanjša, in v levo, ko se debelina poveča.