Як вымераць атмасферны ціск у Паскаль? Якое нармальнае атмасферны ціск у Паскаль?

Атмасфера - газавае воблака, навакольнае Зямлю. Вага паветра, вышыня слупа якога перавышае 900 км, аказвае магутны ўплыў на жыхароў нашай планеты. Мы не адчуваем гэтага, успрымаючы жыццё на дне паветранага акіяна як само сабой разумеецца. Дыскамфорт чалавек адчувае, падымаючыся высока ў горы. Недахоп кіслароду правакуе хуткую стамляльнасць. Пры гэтым істотным чынам змяняецца атмасферны ціск.

Фізіка разглядае атмасферны ціск, яго змены і ўплыў на паверхню Зямлі.

У курсе фізікі сярэдняй школы вывучэнню дзеянні атмасферы надаецца значная ўвага. Асаблівасці вызначэння, залежнасць ад вышыні, уплыў на працэсы, якія праходзяць у побыце або ў прыродзе, тлумачацца на падставе ведаў пра дзеянне атмасферы.

Калі пачынаюць вывучаць атмасферны ціск? 6 клас - час знаёмства з асаблівасцямі атмасферы. Працягваецца гэты працэс у профільных класах старэйшай школы.

Гісторыя вывучэння

Першыя спробы ўсталяваць атмасферны ціск паветра распачалі ў 1643 г. па прапанове італьянца Эванджелиста Тарычэлі. Шкляная запаяная з аднаго канца трубка была запоўненая ртуццю. Зачыніўшы з другога боку, яе апусцілі ў ртуць. У верхняй частцы трубкі з прычыны частковага выцякання ртуці ўтварылася пустое прастору, якое атрымала наступнае назва: «торричеллиева пустата».

Да гэтага часу ў прыродазнаўстве панавала тэорыя Арыстоцеля, які лічыў, што «прырода баіцца пустэчы». Згодна з яго поглядах, пустога, ня запоўненай рэчывам прасторы быць не можа. Таму наяўнасць пустаты ў шкляной трубцы доўга спрабавалі патлумачыць іншымі матэрыямі.

У тым, што гэта пустое прастору, сумневаў няма, яно нічым не можа быць запоўнена, бо ртуць да пачатку эксперыменту цалкам напаўняла цыліндр. І, выцякаючы, не дазволіла іншым рэчывам запоўніць вызвалілася месца. Але чаму ўся ртуць не вылілася ў посуд, бо перашкод гэтаму таксама няма? Выснова напрошваецца сам: ртуць у трубцы, як у сазлучаных сасудах, стварае такое ж ціск на ртуць у пасудзіне, як і нешта звонку. На тым жа ўзроўні з паверхняй ртуці датыкаецца толькі атмасфера. Менавіта яе ціск ўтрымлівае рэчыва ад вылівання пад дзеяннем сілы цяжару. Газ, як вядома, стварае аднолькавае дзеянне ва ўсіх напрамках. Яго ўплыву падвяргаецца ртутная паверхню ў пасудзіне.

Вышыня ртутнага цыліндру прыкладна роўная 76 см. Заўважана, што гэты паказчык вар'іруецца з цягам часу, такім чынам, ціск атмасферы змяняецца. Яго можна вымяраць ў см ртутнага слупа (ці ў міліметрах).

Якія адзінкі ўжываць?

Міжнародная сістэма адзінак з'яўляецца інтэрнацыянальнай, таму не прадугледжвае выкарыстання міліметраў рт. арт. пры вызначэнні ціску. Адзінка атмасфернага ціску усталёўваецца аналагічна таму, як гэта адбываецца ў цвёрдых целах і вадкасцях. Вымярэнне ціску ў Паскаль прынята ў СІ.

За 1 Па прынята такое ціск, якое ствараецца сілай 1 Н, што прыпадае на ўчастак у 1 м ^2.

Вызначым, як звязаны адзінкі вымярэння. Ціск слупа вадкасці ўсталёўваем па наступнай формуле: p = ρgh. Шчыльнасць ртуці ρ = 13600 кг / м ^3. За кропку адліку возьмем слупок ртуці даўжынёй 760 міліметраў. адсюль:

р = 13600 кг / м ³ × 9,83 Н / кг × 0,76 м = 101292,8 По

Каб запісаць атмасферны ціск у Паскаль, ўлічваем: 1 мм рт.сл. = 133,3 Па.

Прыклад рашэння задач

Вызначце сілу, з якой атмасфера дзейнічае на паверхню даху памерамі 10х20 м. Ціск атмасферы лічыць роўным 740 мм рт.сл.

р = 740 мм рт.сл., a = 10 м, b = 20 м.

аналіз

Для вызначэння сілы дзеянні неабходна ўсталяваць атмасферны ціск у Паскаль. З улікам таго, што 1 міліметр рт.сл. роўны 133,3 Па, маем наступнае: р = 98642 Па.

рашэнне

Скарыстаемся формулай вызначэння ціску:

p = F / s,

Паколькі плошча даху не дадзена, выкажам здагадку, што яна мае форму прамавугольніка. Плошча гэтай фігуры вызначым па формуле:

s = ab.

Падставім значэнне плошчы ў разліковую формулу:

p = F / (ab), адкуль:

F = pab.

Вылічым: F = 98642 Па × 10 м × 20 м = 19.728.400 Н = 1,97 МН.

Адказ: сіла ціску атмасферы на дах дома роўная 1,97 МН.

спосабы вымярэння

Эксперыментальнае вызначэнне ціску атмасферы можна выконваць, выкарыстоўваючы слуп ртуці. Калі побач з ім замацаваць шкалу, то з'яўляецца магчымасць фіксаваць змены. Гэта самы просты ртутны барометр.

Са здзіўленнем адзначыў змены дзеянні атмасферы менавіта Эванджелиста Тарычэлі, звязаўшы гэты працэс з цеплынёй і холадам.

Аптымальным было названа ціск атмасферы на ўзроўні паверхні мора пры 0 градусаў па Цэльсіі. Гэта значэнне складае 760 мм рт.сл. Нармальны атмасферны ціск у Паскаль прынята лічыць роўным 10 ⁵ Па.

Вядома, што ртуць досыць шкодная для чалавечага здароўя. З прычыны гэтага адкрытыя ртутныя барометры выкарыстоўваць нельга. Іншыя вадкасці маюць шчыльнасць значна менш, таму трубка, запоўненая вадкасцю, павінна быць дастаткова доўгай.

Да прыкладу, водны слуп, створаны Блезом Паскалем, павінен быць каля 10 м у вышыню. Нязручнасць відавочна.

Безжидкостный барометр

Выдатным крокам наперад можна назваць ідэю адысці ад вадкасці пры стварэнні барометраў. Магчымасць вырабіць прыбор для вызначэння ціску атмасферы рэалізавана ў барометрам-анероід.

Асноўная дэталь гэтага вымяральніка - плоская скрыначка, з якой откачан паветра. Каб яе не душыла ў атмасферай, паверхню робяць гафрыраванай. Сістэмай спружын скрыначка злучаная са стрэлкай, якая паказвае значэнне ціску на шкале. Апошнюю можна праградуіраваным ў любых адзінках. Вымяраць атмасферны ціск у Паскаль можна пры адпаведнай вымяральнай шкале.

Вышыня ўздыму і ціск атмасферы

Змена шчыльнасці атмасферы па меры ўздыму ўверх прыводзіць да памяншэння ціску. Неаднароднасць газавай абалонкі не дазваляе ўвесці лінейны закон змены, паколькі з павелічэннем вышыні ступень паніжэння ціску памяншаецца. У паверхні Зямлі па меры ўздыму на кожныя 12 метраў дзеянне атмасферы падае на 1 мм рт. арт. У трапасферы аналагічнае змяненне адбываецца на кожных 10,5 м.

Зблізку паверхні Зямлі, на вышыні палёту самалёта, анероід, забяспечаны спецыяльнай шкалой, можа вызначаць вышыню па атмасфернага ціску. Гэты прыбор завецца альтыметры.

Адмысловая прылада на паверхні Зямлі дазваляе ўсталяваць паказанні альтыметра на нулі, каб у далейшым выкарыстоўваць яго для вызначэння вышыні ўздыму.

Прыклад рашэння задачы

Там, каля гары барометр паказаў атмасферны ціск у 756 міліметраў рт.сл. Якое значэнне будзе на вышыні 2500 метраў над узроўнем мора? Патрабуецца запісаць атмасферны ціск у Паскаль.

р ₁ = 756 мм рт.сл., Н = 2500 м, р ₂ -?

рашэнне

Каб вызначыць паказанні барометра на вышыні Н, улічым, што ціск падае на 1 міліметр рт.сл. кожныя 12 метраў. такім чынам:

(р ₁ - р ₂₎ × 12 м = Н × 1 мм рт.сл., адкуль:

р ₂ = р ₁ - Н × 1 мм рт.сл. / 12 м = 756 мм рт.сл. - 2500 м × 1 мм рт.сл. / 12 м = 546 мм рт.сл.

Каб запісаць атрыманае атмасферны ціск у Паскаль, выканаем наступныя дзеянні:

р ₂ = 546 × 133,3 По = 72619 Па

Адказ: 72619 Па.

Атмасферны ціск і надвор'е

Рух паветраных атмасферных слаёў паблізу паверхні Зямлі і неаднастайны прагрэў паветра на розных участках прыводзяць да змены ўмоў надвор'я на ўсіх участках планеты.

Ціск можа вар'іравацца на 20-35 мм рт.сл. ў працяглым перыядзе і на 2-4 міліметра рт.сл. на працягу дня. Здаровы чалавек не ўспрымае змены гэтага паказчыка.

Атмасферны ціск, значэнне якога ніжэй нармальнага і часта мяняецца, паказвае на цыклон, накрыў пэўны. Часта гэта з'ява суправаджаецца воблачнасцю і ападкамі.

Невысокае ціск не заўсёды з'яўляецца прыкметай дажджлівага надвор'я. Непагадзь больш залежыць ад паступовага зніжэння разгляданага паказчыка.

Рэзкае паніжэнне ціску да 74 сантыметраў рт.сл. і ніжэй пагражае бурай, ліўнямі, якія працягнуцца нават тады, калі паказчык ужо пачынае падымацца.

Змена надвор'я да лепшага можна вызначыць па наступных прыкметах:

• пасля доўгага перыяду непагадзі назіраецца паступовы і няўхільны рост атмасфернага ціску;
• у туманную слотную надвор'е павышаецца ціск;
• у перыяд паўднёвых вятроў разгляданы паказчык падымаецца некалькі дзён запар;
• ўзрастанне атмасфернага ціску пры легкадумным надвор'і - прыкмета ўстанаўлення камфортнай надвор'я.