Атмосферний тиск. Дослід Торрічеллі. Барометри.

Атмосферний тиск.

Наукова назва газової оболонки Землі - атмосфера, що в перекладі з грецької мови означає "сфера випарів". Дійсно, до складу повітря входить пара води, але її частка незначна і зрідка досягає 3 %. До складу атмосфери входить азот(78,1 %), кисень (21 %), аргон (0,9 %), вміст інших газів (вуглекислого газу, неону, гелію, криптону, ксенону, водню, озону) незначний. Молекули цих газів, знаходячись у полі тяжіння Землі, притягуються до неї. Унаслідок цього шари повітря, розміщені вище, тиснуть на нижчі шари і в кінцевому підсумку чинять тиск на поверхню Землі і на всі тіла, що знаходяться на ній.

Тиск, який створює атмосфера на всі тіла, що в ній перебувають, а також на земну поверхню, називають атмосферним тиском.

Дослід Торрічеллі. В 1634 року італійський учений Торрічеллі, вперше експериментально визначив значення атмосферноговилилась в посудину, а в трубці залишився стовп ртуті висотою h (над ним у трубці утворюється безповітряний простір, заповнений парами ртуті).

Дослід Торрічеллі свідчить, що тиск стовпа ртуті висотою h зрівноважує тиск атмосфери.

P_атм = Р_ртуті

Нормальним атмосферним тиском прийнято вважати тиск атмосферного повітря на рівні моря на широті 45* він дорівнює 760 мм рт. ст.. при підйомі на кожні 100 метрів тиск зменшується на 10 мм рт.ст.

1 мм.рт.ст.=133,3 Па 760 мм.рт.ст=101 325Па або 10⁵Па

Атмосферний тиск зменшується зі збільшенням висоти підняття над Землею. Однак на відміну від тиску в рідинах зміна атмосферного тиску відбувається не пропорційно зміні висоти стовпа, а набагато швидше. Причиною цього є значно більша стисливість газів порівняно з рідинами. Існує так звана барометрична формула, що виражає залежність тиску

повітря від висоти над поверхнею Землі. Наприклад, на висоті 5 км тиск становить 53 % нормального, під час кожного вдиху людина отримує там лише половину того кисню, який отримує житель приморських рівнин.

Вимірювання показують, що атмосферний тиск залежить і від вмісту в повітрі водяної пари. Зі зростанням вологості тиск атмосфери зменшується. Якщо ж показання барометра зменшуються, то це означає, що зростає кількість пари і наближається негода з дощами і тривалими вітрами.

Барометри. 

Для вимірювання атмосферного тиску використовують ртутний барометр, барометр-анероїд і барограф. Найчастіше використовують ртутний барометр і анероїд. Ртутний барометр ґрунтується на принципі сполучених посудин. У чашечному ртутному барометрі скляна трубочка із ртуттю, запаяна зверху, занурена відкритим кінцем у чашечку зі ртуттю; над поверхнею ртуті в трубці створюється вакуум. При зміні атмосферного тиску ртуть у чашечці піднімається або опускається. Величина атмосферного тиску визначається за висотою ртутного стовпчика в трубці.

Анероїд — прилад для вимірювання атмосферного тиску за деформацією пружної металевої коробки, без повітря. Деформація коробки через систему важелів передається на стрілку, що переміщується по шкалі.

Барограф ( βαρος — вага, γραφω — пишу) — прилад для безперервного запису зміни атмосферного тиску. Складається з приймальної частини, передавального механізму, з'єднаного з пером, та барабана з стрічкою, який обертається за допомогою годинникового механізму. Розрізняють в залежності від принципу дії анероїдні та ртутні.

Вчимося розв’язувати задачі

Задача 1. Виразити в кілопаскалях атмосферний тиск 800 мм рт.ст; 500 мм рт. ст; 530 мм рт. ст.

800 мм рт.ст*133,3 = 106640 Па = 107 кПа

500 мм рт. ст.* 133,3 = 66650 Па = 67 кПа

530 мм рт. ст.* 133,3 = 70649 Па = 71 кПа

Задача 2. Якою є відносна висота гори, якщо на її вершині атмосферний тиск дорівнює 250 мм.рт.ст., а біля підніжжя-760 мм.рт.ст.?

Розв’язання.

1)     Обчислюємо різницю тисків біля підніжжя та на вершині:

760 – 250 = 510 (мм.рт.ст.).

2)     Знаючи, що на кожні 100 м підйому вгору тиск знижується приблизно на 10 мм рт.ст., складаємо пропорцію:

100 м - 10 мм. рт.ст.

X м. - 510 мм. рт. ст.

X = 100 * 510 : 10 = 5100 (м.) 

Відповідь: висота гори 5100 м