Atmosfera është një re gazi që rrethon Tokën. Pesha e ajrit, lartësia e të cilit i kalon 900 km, ka një efekt të fuqishëm tek banorët e planetit tonë. Ne nuk e ndiejmë këtë, duke marrë jetën në fund të oqeanit ajror si një gjë e natyrshme. Një person ndjen siklet kur ngjitet lart në male. Mungesa e oksigjenit provokon lodhje të shpejtë. Në të njëjtën kohë, presioni atmosferik ndryshon ndjeshëm.
Fizika merret me presionin atmosferik, ndryshimet e tij dhe ndikimin në sipërfaqen e Tokës.
Në kursin e fizikës së shkollës së mesme, një vëmendje e konsiderueshme i kushtohet studimit të veprimit të atmosferës. Karakteristikat e përkufizimit, varësia nga lartësia, ndikimi në proceset që ndodhin në jetën e përditshme ose në natyrë, shpjegohen në bazë të njohurive për veprimin e atmosferës.
Kur fillojnë njerëzit të studiojnë presionin atmosferik? Klasa 6 - koha për t'u njohur me veçoritë e atmosferës. Ky proces vazhdon në klasat e specializuara të shkollave të mesme.
Historia e studimit
Përpjekjet e para për të vendosur presionin e ajrit atmosferik u bënë në vitin 1643 me sugjerimin e ungjilltarit italianTorricelli. Një tub qelqi i mbyllur në njërin skaj ishte i mbushur me merkur. Pasi u mbyll në anën tjetër, u ul në merkur. Në pjesën e sipërme të tubit, për shkak të daljes së pjesshme të merkurit, u formua një hapësirë boshe, e cila mori emrin e mëposhtëm: "Zbrazëti torricellian".
Në këtë kohë, teoria e Aristotelit dominonte në shkencën natyrore, i cili besonte se "natyra ka frikë nga zbrazëtia". Sipas pikëpamjeve të tij, nuk mund të ketë hapësirë boshe të pa mbushur me materie. Prandaj, për një kohë të gjatë ata u përpoqën të shpjegonin praninë e zbrazëtirës në një tub qelqi me çështje të tjera.
Nuk ka dyshim se kjo është një hapësirë boshe, nuk mund të mbushet me asgjë, sepse në fillim të eksperimentit merkuri e mbushi plotësisht cilindrin. Dhe, duke dalë jashtë, nuk lejoi substanca të tjera të mbushnin vendin e lirë. Por pse nuk u derdh i gjithë merkuri në enë, sepse nuk ka asnjë pengesë as për këtë? Përfundimi sugjeron vetë: merkuri në tub, si në enët komunikuese, krijon të njëjtin presion mbi merkurin në enë si diçka nga jashtë. Në të njëjtin nivel, vetëm atmosfera bie në kontakt me sipërfaqen e merkurit. Është presioni i saj që e mban substancën të mos derdhet nën ndikimin e gravitetit. Dihet se gazi krijon të njëjtin veprim në të gjitha drejtimet. Ndikon në sipërfaqen e merkurit në enë.
Lartësia e një cilindri merkuri është afërsisht 76 cm. Vihet re se ky tregues ndryshon me kalimin e kohës, prandaj edhe presioni atmosferik ndryshon. Mund të matet në cm merkur.kolonë (ose në milimetra).
Cilat njësi të përdorni?
Sistemi ndërkombëtar i njësive është ndërkombëtar, kështu që nuk përfshin përdorimin e milimetrave të merkurit. Art. gjatë përcaktimit të presionit. Njësia e presionit atmosferik vendoset në të njëjtën mënyrë siç ndodh në trupat e ngurtë dhe të lëngët. Matja e presionit në paskale pranohet në SI.
Për 1 Pa, merret një presion i tillë që krijohet nga një forcë prej 1 N për sipërfaqe prej 1 m2.
Përcaktoni se si lidhen njësitë matëse. Presioni i kolonës së lëngshme vendoset sipas formulës së mëposhtme: p=ρgh. Dendësia e merkurit ρ=13600 kg/m3. Le të marrim një kolonë merkuri 760 milimetra të gjatë si pikë referimi. Nga këtu:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292,8 Pa
Për të regjistruar presionin atmosferik në pascal, merrni parasysh: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Shembull i zgjidhjes së problemit
Përcaktoni forcën me të cilën vepron atmosfera në sipërfaqen e një çati me përmasa 10x20 m. Presioni i atmosferës supozohet të jetë 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Analizë
Për të përcaktuar forcën e veprimit, duhet të vendosni presionin atmosferik në pascal. Duke marrë parasysh faktin se 1 milimetër Hg. e barabartë me 133,3 Pa, kemi sa vijon: p=98642 Pa.
Vendim
Përdor formulën për përcaktimin e presionit:
p=F/s, Meqenëse sipërfaqja e çatisë nuk është dhënë, le të supozojmë se është një drejtkëndësh. Sipërfaqja e kësaj figure përcaktohet me formulën:
s=ab.
Zëvendësoni vlerën e zonës nëformula e llogaritjes:
p=F/(ab), nga ku:
F=pab.
Llogarit: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Përgjigje: forca e presionit të atmosferës në çatinë e shtëpisë është 1,97 MN.
Metodat e matjes
Përcaktimi eksperimental i presionit atmosferik mund të kryhet duke përdorur një kolonë merkuri. Nëse rregulloni shkallën pranë tij, atëherë bëhet e mundur të rregulloni ndryshimet. Ky është barometri më i thjeshtë i merkurit.
Ishte Evangelista Torricelli që u befasua kur vuri në dukje ndryshimet në veprimin e atmosferës, duke e lidhur këtë proces me nxehtësinë dhe të ftohtin.
Presioni atmosferik në nivelin e sipërfaqes së detit në 0 gradë Celsius u quajt optimale. Kjo vlerë është 760 mmHg. Presioni normal atmosferik në paskale konsiderohet të jetë i barabartë me 105 Pa.
Dihet se merkuri është mjaft i dëmshëm për shëndetin e njeriut. Si rezultat, barometrat e hapur të merkurit nuk mund të përdoren. Lëngjet e tjera janë shumë më pak të dendura, kështu që tubi i mbushur me lëng duhet të jetë mjaft i gjatë.
Për shembull, kolona e ujit e krijuar nga Blaise Pascal duhet të jetë rreth 10 m e lartë. Shqetësimi është i dukshëm.
barometër pa lëngje
Një hap i jashtëzakonshëm përpara është ideja e largimit nga lëngu kur bëni barometra. Aftësia për të prodhuar një pajisje për përcaktimin e presionit të atmosferës zbatohet në barometrat aneroid.
Pjesa kryesore e këtij njehsori është e sheshtëkuti nga e cila pompohet ajri. Në mënyrë që të mos shtrydhet nga atmosfera, sipërfaqja bëhet e valëzuar. Kutia është e lidhur me një sistem sustash me një shigjetë që tregon vlerën e presionit në shkallë. Ky i fundit mund të diplomohet në çdo njësi. Presioni atmosferik mund të matet në paskale me një shkallë matëse të përshtatshme.
Lartësia e ngritjes dhe presioni atmosferik
Ndryshimi në densitetin e atmosferës ndërsa ngriheni çon në një ulje të presionit. Inhomogjeniteti i mbështjellësit të gazit nuk lejon futjen e një ligji linear ndryshimi, pasi shkalla e uljes së presionit zvogëlohet me rritjen e lartësisë. Në sipërfaqen e Tokës, kur ajo ngrihet, për çdo 12 metra, efekti i atmosferës bie me 1 mm Hg. Art. Në troposferë, një ndryshim i ngjashëm ndodh çdo 10,5 metra.
Pranë sipërfaqes së Tokës, në lartësinë e një avioni, një aneroid i pajisur me një shkallë të veçantë mund të përcaktojë lartësinë me presion atmosferik. Kjo pajisje quhet lartësimatës.
Një pajisje e veçantë në sipërfaqen e Tokës ju lejon të vendosni lartësinë në zero, në mënyrë që më vonë ta përdorni për të përcaktuar lartësinë e ngjitjes.
Shembull i zgjidhjes së problemit
Në rrëzë të malit, barometri tregoi një presion atmosferik prej 756 milimetrash merkuri. Sa do të jetë vlera në lartësinë 2500 metra mbi nivelin e detit? Kërkohet të regjistrohet presioni atmosferik në paskale.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Vendim
Për të përcaktuar leximin e barometrit në lartësinë H, marrim parasysh sepresioni bie me 1 mm Hg. çdo 12 metra. Prandaj:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, nga:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
Për të regjistruar presionin e përftuar atmosferik në paskale, bëni sa më poshtë:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Përgjigje: 72619 Pa.
Presioni atmosferik dhe moti
Lëvizja e shtresave atmosferike të ajrit pranë sipërfaqes së Tokës dhe ngrohja jo uniforme e ajrit në zona të ndryshme çojnë në ndryshime të kushteve të motit në të gjitha pjesët e planetit.
Presioni mund të ndryshojë nga 20-35mmHg. në afat të gjatë dhe me 2-4 milimetra merkur. gjate dites. Një person i shëndetshëm nuk i percepton ndryshimet në këtë tregues.
Presioni atmosferik, vlera e të cilit është nën normalen dhe shpesh ndryshon, tregon një ciklon që ka mbuluar një të caktuar. Shpesh ky fenomen shoqërohet me vranësira dhe reshje.
Tresioni i ulët nuk është gjithmonë një shenjë e motit me shi. Moti i keq varet më shumë nga ulja graduale e treguesit në fjalë.
Një rënie e mprehtë e presionit në 74 centimetra Hg. dhe më poshtë kërcënon me stuhi, shira që do të vazhdojnë edhe kur treguesi tashmë ka filluar të rritet.
Ndryshimi i motit për mirë mund të identifikohet nga shenjat e mëposhtme:
- pas një periudhe të gjatë moti të keq, ka një rritje graduale dhe të qëndrueshme të presionit atmosferik;
- rritet presioni në mot me mjegull me b altë;
- gjatë periudhës së erërave jugore, treguesi në fjalë rritet për disa ditë rresht;
- një rritje e presionit atmosferik gjatë motit me erë është një shenjë e motit të rehatshëm.
