Atmosferski tlak je sila, s katero na nas vpliva okoliški zrak, torej atmosfera. V članku bodo predstavljeni poskusi, med katerimi se bomo prepričali, da zračni tlak res obstaja. Izvedeli bomo, kdo ga je izmeril prvič, kaj se zgodi, ko je atmosferski tlak neenakomerno razporejen in še veliko več.
Manifestacije atmosferskega tlaka
Če zrak pritiska na vse okoli, potem nekaj tehta. Je to res res, zakaj se nam potem zdi breztežno? Izvajajmo poskuse, ki kažejo, da atmosferski tlak dejansko obstaja.
Napolnite brizgo z vodo do sredine in nato potegnite bat navzgor. Voda bo sledila batu. Razlog za to je atmosferski tlak, a ko ljudje še niso vedeli za njegov obstoj, so rekli, da narava preprosto ne prenaša praznine. Zdaj vemo, da ko se bat dvigne, nastane območjezmanjšan tlak in atmosfera iztisne vodo v brizgo.
Izkušnja s plastično kartico in kozarcem
Napolnite steklen kozarec do vrha z vodo, vrh pokrijte s kosom plastike, na primer kartico. Obrnimo kozarec in poglejmo, da kartica drži in ne pade. Sila vodnega tlaka se kompenzira s silo tlaka atmosfere. Nič ne pritiska na vodo od zgoraj, toda ozračje pritiska od spodaj, zato se karta drži. Če zrak vstopi med plastiko in kozarec, bo kartica padla in voda bo izlila.
naprava Torricelli
Italijanski znanstvenik Torricelli je prvič izmeril atmosferski tlak. To je storil s tako imenovanim živosrebrnim barometrom. Najprej je Torricelli napolnil stekleno cev z živim srebrom do vrha, vzel veliko posodo živega srebra, obrnil cev, jo potopil v posodo in odprl spodnji konec. Merkur se je začel spuščati, vendar ni prišel v celoti, ampak se je spustil do določene višine.
Izkazalo se je, da je ta nivo 760 mm. Zato lahko atmosferski tlak zadrži stolpec živega srebra 760 mm. Če se tlak dvigne, potem lahko drži stolpec večje višine, če se zmanjša, manj. Če je tako, potem lahko njegovo velikost ocenimo po višini stebra. Zato se v praksi tlak ozračja in plinov pogosto meri natančno v milimetrih živega srebra. Vzpostavimo razmerje med milimetri živega srebra in običajnimi enotami pascal.
Kako so povezani milimetri živega srebra in paskali
Atmosferski tlak dvigne živo srebro za 760 mm. To pomeni, dastolpec živega srebra visok 760 mm pritiska s silo, ki je enaka normalni ravni atmosferskega tlaka. 1 mm Hg je tlak, ki ga ustvari 1 mm visok stolpec živega srebra. Predstavljajte si, da je višina živosrebrovega stolpca 1 mm. Izračunajte hidrostatični tlak, ki ustreza tej nadmorski višini.
P=1 mmHg Hidrostatični tlak se izračuna po formuli: ρgh. ρ je gostota živega srebra, g je pospešek zaradi gravitacije, h je višina stebra tekočine. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 m. Te podatke nadomestite v formulo. Po pretvorbi bo ostalo 13,69,8=133,3 N/m2. N/m2 - to je Pascal (Pa). Če atmosferski tlak pretvorimo v hektopaskale, potem 1 mm Hg. Umetnost. ustreza 1,333 hPa.
Hg in vreme
Torricelli je dolgo opazoval odčitke živosrebrovega barometra. Opazil je zanimivo stvar. Ko se živosrebrni stolpec spusti, torej ko se atmosferski tlak zniža, čez nekaj časa nastopi slabo vreme. Ko se živosrebrni stolpec dvigne, čez nekaj časa slabo vreme zamenja lepo vreme. To pomeni, da meritev atmosferskega tlaka omogoča izdelavo vremenske napovedi.
Zdaj meteorološke službe merijo atmosferski tlak 24 ur na dan, vsake 3 ure. Knjiga Julesa Verna Petnajstletni kapitan opisuje opazovanje barometra in vremena. Protagonist knjige je odkril, da če živosrebrni stolpec hitro pade, se vreme močno poslabša, vendar ne za dolgo, če se raven živega srebra znižuje počasi, v nekaj dneh, potemvreme se bo postopoma slabšalo, a trajalo še dolgo.
Kaj se zgodi, ko je atmosferski tlak neenakomerno razporejen
Upoštevajmo sinoptični zemljevid. Vsebuje vrednosti atmosferskega tlaka na različnih območjih, mestih, državah, celinah. Smer gibanja zračnih mas je označena s puščicami. Zakaj piha veter? Atmosferski tlak je ponekod višji, drugje nižji. Od tam, kjer je večji, veter piha tja, kjer je manjši. Vidimo ga v smeri puščic na zemljevidu.
Če pogledate ves planet, lahko vidite, da je na različnih delih drugačen. Območja visokega tlaka so označena z vijolično, kjer se puščice vetra vrtijo in premikajo v smeri urinega kazalca. To območje visokega tlaka se imenuje anticiklon. Običajno je jasno vreme.
Toda Španija in Portugalska. Tu opazimo dva najmočnejša anticiklona. Zvijanje zračnih tokov je povezano z vrtenjem globusa.
In tukaj sta dve močni območji nizkega atmosferskega tlaka - samo 965 hektopaskalov. To je ciklon, zrak v njem se vrti v nasprotni smeri urinega kazalca.
Tako lahko opazujete porazdelitev atmosferskega tlaka na različnih mestih na našem planetu. Dandanes vremenoslovci natančno napovedujejo vremenske spremembe, ki nastanejo, ko je atmosferski tlak neenakomerno razporejen.
tlak na in nad morsko gladino
Predpostavimo, da barometer kaže tlak 1006 hPa. Ampak čepoglejte sinoptični zemljevid določenega območja, mesta, se lahko izkaže, da je atmosferski tlak tam drugačen. Zakaj se to dogaja? Dejstvo je, da sinoptični zemljevidi prikazujejo vrednosti atmosferskega tlaka na morski gladini. Lahko smo na določeni višini nad morsko gladino, zato je tlak, ki ga kaže barometer v prostoru, manjši kot na gladini morja.
višinomer
Kako izmeriti višino vaše lokacije? Obstajajo posebni instrumenti, podobni barometru, vendar njihova lestvica ni graduirana v enotah tlaka, temveč v enotah za višino. Takšne naprave imajo turisti in piloti. Imenujejo se višinomeri ali parametrični višinomeri. Ko je pilot na tleh, nastavi višinomer na nič, ker je njegova višina nad tlemi nič. Po potrebi nastavi puščico na višino nad morsko gladino, odvisno od tega, ali mu je pomembno vedeti, na kateri višini je letališče nad morsko gladino ali ne. V primeru letov na dolge razdalje je to lahko koristno, še posebej, če je letalnica v gorah. Nato s pogledom na iglo višinomera pilot določi višino.
Zakaj se atmosferski tlak povečuje z nadmorsko višino
Ko smo izvedeli, da pri neenakomerno razporejenem atmosferskem tlaku nastane veter, poglejmo, zakaj tlak pada z naraščanjem nadmorske višine. Zrak ima težo, zato ga privlači zemlja, pritiska nanjo. Če postavimo barometer v določeno plast atmosfere, potem ga bo ta plast atmosfere pritisnila,ki je zgoraj. Treba je opozoriti, da ozračje nima jasnih meja.
Če postavimo barometer na morsko gladino, bo tlak enak vsoti tlaka v tej plasti zraka in tlakov v zgornjih plasteh ozračja. To pomeni, da z naraščanjem nadmorske višine tlak pada. Postavlja se vprašanje: ali je mogoče izračunati atmosferski tlak po formuli Р=ρgh? Ne, ker vrednost gostote zraka v različnih plasteh ozračja ni konstantna. Na dnu je zrak pod večjim pritiskom, zato je gostejši, na vrhu pa manj gost.
