Як позначається тиск повітря. Чим його вимірюють. Експерименти

Опубликованно 21.04.2019 06:45

Тиском атмосфери називають силу, з якою повітря тисне на Землю, людину та все, що його оточує. Стаття розповість, як у XVII ст. з допомогою експерименту вперше була показана сила тиску повітря. Це дуже цікаво! Ми дізнаємося, як позначається тиск атмосфери і чим вимірюється. Досвід Отто фон Геріке

Наскільки велике атмосферний тиск, світ дізнався в 1654 році. Сталося це завдяки бургомістру міста Магдебург (Німеччина) Отто фон Геріке. Він продемонстрував досвід з так званими магдебургскими півкулями. Тоді не йшлося про те, як позначається тиск повітря, тому що вимірювати його ще не вміли. Як виглядають півкулі, видно на фотографії з магдебурзького музею.

Це дві бронзових півсфери, одна з них суцільна, а в другій є отвір. Між півсферами для герметичності поміщали промаслений шкіряну прокладку і єднали їх. Через отвір з півкуль викачували повітря. Цікаво, що сам Геріке за чотири роки до цього, у 1650 р., винайшов вакуумний насос. Він теж зображений на фото. Коли повітря було відкачано, півсфери сдавливало атмосферний тиск. Для того щоб від'єднати їх один від одного, використовували тяглову силу, коней. Експеримент з магдебургскими півкулями

Перед тим як дізнатися, як позначається тиск атмосфери, проведемо дослід. Для нього будемо використовувати модель магдебурзьких півкуль. Приєднаємо до отвору півсфери за допомогою гумового шланга вакуумний насос. Включимо його, відкриємо кран на одному з півкуль. Тиск в просторі між ними знизиться. Отже, сила, діюча на півкулі зсередини, знижується, а діюча зовні — збільшується.

Під час відкачування повітря роз'єднати півсфери виявляється неможливим, так як вони щільно прилягають один до одного. Вимкнемо насос, отсоединим гумовий шланг. Повітря почне заходити в простір між півкулями. Тоді вони легко розділяться. Якою буквою позначається тиск повітря

Спробуємо розрахувати силу, яка здавлювала півсфери. Коли ми відкачуємо повітря, на півкулі діє тільки сила атмосферного тиску. Вона здавлює півкулі і спрямована від внутрішніх стінок порожнистих сфер до центру простору між ними. Діаметр півкуль (d) у Геріке був 35,5 див.

Виходячи з того, що ми не змогли роз'єднати півсфери, стає зрозуміло, що сила тиску дуже велика. Навіть вісім коней з кожної сторони не змогли розірвати ці півкулі. Ось гравюра, яка ілюструє досвід Отто фон Геріке.

Якою буквою позначається тиск? Буквою Р. Нормальний атмосферний тиск (Ратм) дорівнює 100 килопаскалям (кПа). На кожну ділянку півкулі діє така сила. Сила тиску F дорівнює добутку атмосферного тиску на площу переріз півкуль S.

S=?*d2/4. F=100*103 Па*3,14*(0,355 м)2/4?10 кН (кілоньютонів). Це вага вантажу масою одна тонна, тому коні не змогли розірвати ці півкулі. Барометр

Як позначається атмосферний тиск, ми знаємо, а як його вимірюють? Барометр, який винайшов італієць Торрічеллі у першій половині XVII ст., мав недоліки. Його легко можна було розбити, він був наповнений отруйної ртуттю, а так хотілося возити його по різних місцях, щоб передбачати погоду.

Потрібно було придумати пристрій без скляної трубки, тобто безжидкостное. Такий барометр винайшли лише через двісті років і назвали його анероїд. Це слово в перекладі на російську мову означає безрідинна. Розглянемо, що собою являє барометр-анероїд.

Це прилад невеликого розміру. На відміну від ртутної трубки Торрічеллі заввишки в один метр, його можна легко возити з собою куди завгодно. Що ж у нього всередині? Подивимося на барометр в розібраному вигляді.

Як позначається тиск в ньому? У пристрої є шкала, схожа на циферблат годинника. Тиск в килопаскалях показується стрілкою. Позаду циферблата ми бачимо три сплощені коробочки. З них викачано повітря, а всередині знаходиться пружина. Якби її не було, атмосфера б розчавила коробочки. Далі від пружини відходить важіль, він передає руху коробочок. Чому вони рухаються? Коробочки можуть змінювати свою товщину. Коли атмосферний тиск більше, стискає повітря коробочки, їх товщина зменшується. Коли тиск менше, пружина розпрямляється і коробочки стають товщі. Через механізм важільців рух передається стрілці. Пристрій безжидкостного барометра

Ми дізналися, як позначається тиск в безжидкостном барометрі, а тепер намалюємо його схему.

Три коробочки надають пристрою більшу точність, але в принципі досить і однієї. Вона спеціально зроблена гофрованої для того, щоб мати здатність змінювати свою товщину. Згадайте гофровані, а тому гнучкі шланги пилососів. Нижня частина коробочки прикріплена до основи. До верхньої її частини прикріплена пружина, яка намагається розправити коробочку так само, як алюмінієва лінійка, якщо її зігнути, намагається розпрямитися. Атмосферний тиск, навпаки, намагається стиснути коробочку.

Коли тиск збільшується, товщина коробочки зменшується, значить, важіль повертає вісь. Якщо до осі прикріпити стрілку, то вона буде обертатися вправо, коли товщина зменшується, і вліво, коли товщина збільшується.

Катерина

Категория: Новости