Atmosfera je plinski oblak, ki obdaja Zemljo. Teža zraka, katerega višina presega 900 km, močno vpliva na prebivalce našega planeta. Tega ne čutimo, saj jemljemo življenje na dnu zračnega oceana kot samoumevno. Oseba občuti nelagodje, ko se povzpne visoko v gore. Pomanjkanje kisika povzroči hitro utrujenost. Hkrati se atmosferski tlak znatno spremeni.
Fizika obravnava atmosferski tlak, njegove spremembe in vpliv na zemeljsko površino.
V srednješolski fiziki se veliko pozornosti posveča proučevanju delovanja atmosfere. Značilnosti definicije, odvisnost od višine, vpliv na procese, ki se dogajajo v vsakdanjem življenju ali v naravi, so pojasnjeni na podlagi znanja o delovanju atmosfere.
Kdaj ljudje začnejo preučevati atmosferski tlak? 6. razred - čas za seznanitev s posebnostmi ozračja. Ta proces se nadaljuje v specializiranih srednješolskih razredih.
zgodovina študija
Prvi poskusi vzpostavitve atmosferskega zračnega tlaka so bili izvedeni leta 1643 na predlog italijanskega evangelistaTorricelli. Steklena cev, zaprta na enem koncu, je bila napolnjena z živim srebrom. Ko se je zaprla na drugi strani, je bila spuščena v živo srebro. V zgornjem delu cevi je zaradi delnega odtoka živega srebra nastal prazen prostor, ki je dobil naslednje ime: »torricellian void«.
V tem času je v naravoslovju prevladovala Aristotelova teorija, ki je verjel, da se »narava boji praznine«. Po njegovih pogledih ne more biti praznega prostora, ki ni napolnjen s snovjo. Zato so dolgo časa skušali razložiti prisotnost praznine v stekleni cevi z drugimi zadevami.
Nobenega dvoma ni, da je to prazen prostor, ga ni mogoče zapolniti z ničemer, saj je živo srebro do začetka poskusa popolnoma napolnilo valj. In iztekanje ni dovolilo, da bi druge snovi zapolnile prosto mesto. Toda zakaj se vse živo srebro ni zlilo v posodo, ker tudi za to ni ovir? Sklep se kaže sam od sebe: živo srebro v cevi, tako kot v komunikacijskih posodah, ustvarja enak pritisk na živo srebro v posodi kot nekaj od zunaj. Na isti ravni pride le atmosfera v stik s površino živega srebra. Njen pritisk je tisti, ki preprečuje, da bi se snov izlila pod vplivom gravitacije. Znano je, da plin ustvarja enako delovanje v vseh smereh. Vpliva na površino živega srebra v posodi.
Višina jeklenke živega srebra je približno 76 cm Opažamo, da se ta indikator sčasoma spreminja, zato se spreminja atmosferski tlak. Izmerimo ga lahko v cm živega srebra.stolpec (ali v milimetrih).
Katere enote uporabiti?
Mednarodni sistem enot je mednarodni, zato ne vključuje uporabe milimetrov živega srebra. Umetnost. pri določanju tlaka. Enota za atmosferski tlak je nastavljena na enak način, kot se to zgodi v trdnih snoveh in tekočinah. Merjenje tlaka v paskalih je sprejeto v SI.
Za 1 Pa se vzame takšen tlak, ki ga ustvari sila 1 N na površino 1 m2.
Ugotovite, kako so merske enote povezane. Tlak v stolpcu tekočine se nastavi po naslednji formuli: p=ρgh. Gostota živega srebra ρ=13600 kg/m3. Za referenčno točko vzemimo stolpec živega srebra, dolg 760 milimetrov. Od tukaj:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292,8 Pa
Za beleženje atmosferskega tlaka v paskalih upoštevajte: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Primer reševanja problemov
Določite silo, s katero atmosfera deluje na površino strehe, ki meri 10x20 m. Predpostavlja se, da je atmosferski tlak 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Analiza
Za določitev sile delovanja morate nastaviti atmosferski tlak v paskalih. Ob upoštevanju dejstva, da je 1 milimeter Hg. enako 133,3 Pa, imamo naslednje: p=98642 Pa.
odločitev
Uporabite formulo za določanje tlaka:
p=F/s, Ker površina strehe ni podana, predpostavimo, da gre za pravokotnik. Območje te številke je določeno s formulo:
s=ab.
Zamenjajte vrednost območjaformula za izračun:
p=F/(ab), od koder:
F=pab.
Izračunaj: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Odgovor: tlačna sila atmosfere na strehi hiše je 1,97 MN.
Merilne metode
Eksperimentalno določanje atmosferskega tlaka se lahko izvede z uporabo kolone živega srebra. Če zraven popravite lestvico, potem postane mogoče popraviti spremembe. To je najpreprostejši barometer živega srebra.
Evangelista Torricelli je bil presenečen, ko je opazil spremembe v delovanju ozračja, ki povezuje ta proces s toploto in mrazom.
Atmosferski tlak na gladini morja pri 0 stopinjah Celzija je bil imenovan za optimalen. Ta vrednost je 760 mmHg. Normalni atmosferski tlak v paskalih velja za enak 105 Pa.
Vedno je, da je živo srebro zelo škodljivo za zdravje ljudi. Posledično odprtih živosrebrnih barometrov ni mogoče uporabiti. Druge tekočine so veliko manj gosto, zato mora biti cev, napolnjena s tekočino, dovolj dolga.
Na primer, vodni stolpec, ki ga je ustvaril Blaise Pascal, bi moral biti visok približno 10 m. Nevšečnost je očitna.
barometer brez tekočine
Izjemen korak naprej je ideja o odmiku od tekočine pri izdelavi barometrov. Sposobnost izdelave naprave za določanje atmosferskega tlaka je implementirana v aneroidnih barometrih.
Glavni del tega merilnika je ravenškatla, iz katere se črpa zrak. Da ga atmosfera ne stisne, je površina valovita. Škatla je s sistemom vzmeti povezana s puščico, ki označuje vrednost tlaka na lestvici. Slednje je mogoče graduirati v poljubnih enotah. Atmosferski tlak je mogoče izmeriti v paskalih z ustrezno merilno lestvico.
Višina dviga in atmosferski tlak
Sprememba gostote atmosfere, ko se dvignete, vodi do zmanjšanja tlaka. Nehomogenost plinskega ovoja ne omogoča uvedbe linearnega zakona spremembe, saj se stopnja zmanjšanja tlaka z naraščanjem višine zmanjšuje. Na površini Zemlje, ko se dviga, na vsakih 12 metrov učinek atmosfere pade za 1 mm Hg. Umetnost. V troposferi se podobna sprememba zgodi vsakih 10,5 metra.
Blizu površja Zemlje, na višini letala, lahko aneroid, opremljen s posebno lestvico, določi višino z atmosferskim tlakom. Ta naprava se imenuje višinomer.
Posebna naprava na površju Zemlje vam omogoča, da višinomer nastavite na nič, tako da lahko kasneje z njim določite višino vzpona.
Primer reševanja problemov
Ob vznožju gore je barometer pokazal atmosferski tlak 756 milimetrov živega srebra. Kakšna bo vrednost na nadmorski višini 2500 metrov? Potrebno je zabeležiti atmosferski tlak v paskalih.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
odločitev
Za določitev odčitka barometra na višini H upoštevamo totlak pade za 1 mm Hg. vsakih 12 metrov. Zato:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, od:
p2=p1 - V×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
Če želite zabeležiti dobljeni atmosferski tlak v paskalih, naredite naslednje:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Odgovor: 72619 Pa.
Atmosferski tlak in vreme
Premikanje atmosferskih plasti zraka blizu zemeljskega površja in neenakomerno segrevanje zraka na različnih območjih vodita do sprememb vremenskih razmer na vseh delih planeta.
Tlak se lahko razlikuje za 20-35 mmHg. dolgoročno in za 2-4 milimetre živega srebra. čez dan. Zdrava oseba ne zazna sprememb tega kazalnika.
Atmosferski tlak, katerega vrednost je pod normalno in se pogosto spreminja, kaže na ciklon, ki je zajel določeno. Pogosto ta pojav spremljata oblačnost in padavine.
Nizek tlak ni vedno znak deževnega vremena. Slabo vreme je bolj odvisno od postopnega zniževanja zadevnega kazalnika.
Oster padec tlaka na 74 centimetrov Hg. pod njim pa grozi nevihta, plohe, ki se bodo nadaljevale tudi, ko se indikator že začne dvigovati.
Spremembo vremena na bolje je mogoče prepoznati po naslednjih znakih:
- po dolgem obdobju slabega vremena pride do postopnega in enakomernega zvišanja atmosferskega tlaka;
- pritisk narašča v meglenem snežnem vremenu;
- v obdobju južnih vetrov se zadevni indikator dviguje več dni zapored;
- povečanje atmosferskega tlaka v vetrovnem vremenu je znak udobnega vremena.
