Atmosfeer is 'n gaswolk wat die Aarde omring. Die gewig van lug, waarvan die hoogte 900 km oorskry, het 'n kragtige uitwerking op die inwoners van ons planeet. Ons voel dit nie, neem lewe op die bodem van die lug see as 'n vanselfsprekendheid. 'n Persoon voel ongemaklik wanneer hy hoog in die berge klim. Gebrek aan suurstof veroorsaak vinnige moegheid. Terselfdertyd verander atmosferiese druk aansienlik.
Fisika handel oor atmosferiese druk, die veranderinge daarvan en die impak op die aarde se oppervlak.
In die loop van hoërskoolfisika word heelwat aandag gegee aan die studie van die werking van die atmosfeer. Kenmerke van die definisie, afhanklikheid van hoogte, invloed op prosesse wat in die alledaagse lewe of in die natuur plaasvind, word verduidelik aan die hand van kennis oor die werking van die atmosfeer.
Wanneer begin mense atmosferiese druk bestudeer? Graad 6 - tyd om kennis te maak met die eienaardighede van die atmosfeer. Hierdie proses gaan voort in gespesialiseerde hoërskoolklasse.
Studiegeskiedenis
Die eerste pogings om atmosferiese lugdruk vas te stel is in 1643 op voorstel van die Italiaanse Evangelis aangewend. Torricelli. 'n Glasbuis wat aan die een kant verseël is, is met kwik gevul. Nadat dit aan die ander kant toegemaak is, is dit in kwik laat sak. In die boonste gedeelte van die buis het as gevolg van die gedeeltelike uitvloei van kwik 'n leë spasie gevorm wat die volgende naam gekry het: "Torricellian void".
Teen hierdie tyd het die teorie van Aristoteles in die natuurwetenskap oorheers, wat geglo het dat "die natuur bang is vir leegheid." Volgens sy siening kan daar geen leë ruimte wees wat nie met materie gevul is nie. Daarom het hulle lank probeer om die teenwoordigheid van leegheid in 'n glasbuis met ander sake te verduidelik.
Daar is geen twyfel dat dit 'n leë spasie is nie, dit kan nie met enigiets gevul word nie, want aan die begin van die eksperiment het die kwik die silinder heeltemal gevul. En, wat uitvloei, het nie toegelaat dat ander stowwe die vakante plek vul nie. Maar hoekom het al die kwik nie in die houer gegooi nie, want daar is ook geen struikelblokke hiervoor nie? Die gevolgtrekking suggereer homself: kwik in die buis, soos in kommunikeervate, skep dieselfde druk op die kwik in die vat as iets van buite. Op dieselfde vlak kom net die atmosfeer in aanraking met die kwikoppervlak. Dit is haar druk wat keer dat die stof onder die invloed van swaartekrag uitstort. Dit is bekend dat gas dieselfde aksie in alle rigtings skep. Dit beïnvloed die kwikoppervlak in die vaartuig.
Die hoogte van 'n kwiksilinder is ongeveer 76 cm. Daar word opgemerk dat hierdie aanwyser met verloop van tyd wissel, daarom verander die atmosferiese druk. Dit kan gemeet word in cm kwik.kolom (of in millimeters).
Watter eenhede om te gebruik?
Die internasionale stelsel van eenhede is internasionaal, dus behels dit nie die gebruik van millimeter kwik nie. Art. wanneer druk bepaal word. Die eenheid van atmosferiese druk word op dieselfde manier ingestel as wat dit in vaste stowwe en vloeistowwe gebeur. Meting van druk in pascals word in SI aanvaar.
Vir 1 Pa word so 'n druk geneem wat geskep word deur 'n krag van 1 N per area van 1 m2.
Bepaal hoe maateenhede verwant is. Die druk van die vloeistofkolom word volgens die volgende formule ingestel: p=ρgh. Kwikdigtheid ρ=13600 kg/m3. Kom ons neem 'n kolom van kwik 760 millimeter lank as 'n verwysingspunt. Van hier:
r=13600 kg/m3×9.83 N/kg×0.76 m=101292.8 Pa
Om die atmosferiese druk in pascals aan te teken, oorweeg: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Voorbeeld van probleemoplossing
Bepaal die krag waarmee die atmosfeer inwerk op die oppervlak van 'n dak wat 10x20 m meet. Die druk van die atmosfeer word aanvaar as 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
analise
Om die krag van aksie te bepaal, moet jy die atmosferiese druk in pascal stel. Met inagneming van die feit dat 1 millimeter Hg. gelyk aan 133.3 Pa, ons het die volgende: p=98642 Pa.
Besluit
Gebruik die formule om druk te bepaal:
p=V/s, Aangesien die oppervlakte van die dak nie gegee is nie, kom ons neem aan dit is 'n reghoek. Die oppervlakte van hierdie figuur word bepaal deur die formule:
s=ab.
Vervang die waarde van die area inberekeningsformule:
p=F/(ab), vanwaar:
F=pab.
Bereken: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Antwoord: die drukkrag van die atmosfeer op die dak van die huis is 1,97 MN.
Meetmetodes
Eksperimentele bepaling van atmosferiese druk kan uitgevoer word met behulp van 'n kolom van kwik. As jy die skaal langsaan regmaak, word dit moontlik om die veranderinge reg te stel. Dit is die eenvoudigste kwikbarometer.
Dit was Evangelista Torricelli wat verbaas was om die veranderinge in die werking van die atmosfeer te sien, wat hierdie proses met hitte en koue verbind.
Die atmosferiese druk op see-oppervlakvlak by 0 grade Celsius is optimaal genoem. Hierdie waarde is 760 mmHg. Normale atmosferiese druk in pascals word beskou as gelyk aan 105 Pa.
Dit is bekend dat kwik redelik skadelik vir menslike gesondheid is. Gevolglik kan oop kwikbarometers nie gebruik word nie. Ander vloeistowwe is baie minder dig, dus moet die buis vol vloeistof lank genoeg wees.
Byvoorbeeld, die waterkolom wat deur Blaise Pascal geskep is, moet ongeveer 10 m hoog wees. Die ongerief is duidelik.
Vloeistoflose barometer
'n Merkwaardige stap vorentoe is die idee om weg te beweeg van vloeistof wanneer barometers gemaak word. Die vermoë om 'n toestel te vervaardig om die druk van die atmosfeer te bepaal, word in aneroïde barometers geïmplementeer.
Die grootste deel van hierdie meter is platboks waaruit die lug uitgepomp word. Sodat dit nie deur die atmosfeer gedruk word nie, word die oppervlak geriffel gemaak. Die boks is deur 'n stelsel van vere verbind aan 'n pyl wat die drukwaarde op die skaal aandui. Laasgenoemde kan in enige eenhede gegradueer word. Atmosferiese druk kan in pascal gemeet word met 'n gepaste meetskaal.
Hyshoogte en atmosferiese druk
Die verandering in die digtheid van die atmosfeer soos jy opstaan, lei tot 'n afname in druk. Die inhomogeniteit van die gasomhulsel laat nie toe om 'n lineêre wet van verandering in te voer nie, aangesien die mate van drukafname afneem met toenemende hoogte. Op die oppervlak van die aarde, soos dit styg, vir elke 12 meter, daal die effek van die atmosfeer met 1 mm Hg. Art. In die troposfeer vind 'n soortgelyke verandering elke 10,5 meter plaas.
Naby die oppervlak van die Aarde, op die hoogte van 'n vliegtuig, kan 'n aneroïed toegerus met 'n spesiale skaal die hoogte bepaal deur atmosferiese druk. Hierdie toestel word 'n hoogtemeter genoem.
'n Spesiale toestel op die oppervlak van die Aarde laat jou toe om die hoogtemeter op nul te stel, sodat jy dit later kan gebruik om die hoogte van die styging te bepaal.
Voorbeeld van probleemoplossing
Aan die voet van die berg het die barometer 'n atmosferiese druk van 756 millimeter kwik getoon. Wat sal die waarde wees op 'n hoogte van 2500 meter bo seespieël? Dit word vereis om atmosferiese druk in pascals aan te teken.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Besluit
Om die barometerlesing op hoogte H te bepaal, neem ons dit in agdruk daal met 1 mm Hg. elke 12 meter. Daarom:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, vanaf:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
Om die verkrygde atmosferiese druk in pascals aan te teken, doen die volgende:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Antwoord: 72619 Pa.
Atmosferiese druk en weer
Die beweging van lug-atmosferiese lae naby die Aarde se oppervlak en die nie-eenvormige verhitting van lug in verskillende gebiede lei tot veranderinge in weerstoestande in alle dele van die planeet.
Druk kan met 20-35 mmHg verskil. op lang termyn en met 2-4 millimeter kwik. gedurende die dag. 'n Gesonde persoon sien nie veranderinge in hierdie aanwyser nie.
Atmosferiese druk, waarvan die waarde onder normaal is en dikwels verander, dui op 'n sikloon wat 'n sekere een bedek het. Dikwels gaan hierdie verskynsel met bewolking en neerslag gepaard.
Laagdruk is nie altyd 'n teken van reënweer nie. Slegte weer hang meer af van die geleidelike afname in die betrokke aanwyser.
'n Skerp daling in druk tot 74 sentimeter Hg. en onder dreig dit met 'n storm, buie wat sal voortduur selfs wanneer die aanwyser reeds begin styg.
Verandering in die weer vir die beter kan uitgeken word aan die volgende tekens:
- na 'n lang tydperk van slegte weer is daar 'n geleidelike en bestendige toename in atmosferiese druk;
- druk styg in mistige, slap weer;
- gedurende die tydperk van suidelike winde styg die betrokke aanwyser vir etlike dae in 'n ry;
- 'n toename in atmosferiese druk tydens winderige weer is 'n teken van gemaklike weer.
