Πώς να μετρήσετε την ατμοσφαιρική πίεση σε pascals; Ποια είναι η κανονική ατμοσφαιρική πίεση σε Pascal;

Η ατμόσφαιρα είναι το νέφος αερίου που περιβάλλει τη Γη. Το βάρος του αέρα, το ύψος της στήλης που υπερβαίνει τα 900 χιλιόμετρα, έχει ισχυρή επιρροή στους κατοίκους του πλανήτη μας. Δεν το νιώθουμε αυτό, παίρνοντας τη ζωή στον πυθμένα του ατμοσφαιρικού ωκεανού, φυσικά. Οι δυσκολίες άνθρωποι αισθάνονται, αναρρίχηση ψηλά στα βουνά. Η έλλειψη οξυγόνου προκαλεί ταχεία κόπωση. Την ίδια στιγμή, η ατμοσφαιρική πίεση αλλάζει σημαντικά.

Η φυσική θεωρεί την ατμοσφαιρική πίεση, τις αλλαγές της και την επιρροή της στην επιφάνεια της Γης.

Κατά τη διάρκεια της φυσικής του γυμνασίου μελετώντας τη δράσηατμόσφαιρα δίνεται ιδιαίτερη προσοχή. Τα χαρακτηριστικά του ορισμού, η εξάρτηση από το ύψος, η επιρροή στις διαδικασίες που συμβαίνουν στην καθημερινή ζωή ή στη φύση εξηγούνται με βάση τη γνώση της επίδρασης της ατμόσφαιρας.

Πότε αρχίζουν να μελετούν την ατμοσφαιρική πίεση; Βαθμός 6 - χρόνος για να γνωρίσετε τις ιδιαιτερότητες της ατμόσφαιρας. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται στις κατηγορίες προφίλ του ανώτερου σχολείου.

Ιστορικό μελέτης

Οι πρώτες προσπάθειες για την εδραίωση της ατμοσφαιρικής πίεσηςο αέρας πήρε το 1643 με την εισήγηση του Ιταλού Ευαγγελιστή Torricelli. Ένας γυάλινος σωλήνας συγκολλημένος από το ένα άκρο ήταν γεμάτος με υδράργυρο. Κλείνοντας την άλλη πλευρά, μειώθηκε σε υδράργυρο. Στο άνω μέρος του σωλήνα λόγω της μερικής διαρροή υδραργύρου σχηματίζεται κενός χώρος, για να ληφθεί το ακόλουθο όνομα: «Torricellian κενό».

Μέχρι αυτή την εποχή κυριάρχησε η φυσική επιστήμηΗ θεωρία του Αριστοτέλη, που πίστευε ότι «η φύση φοβάται το κενό». Σύμφωνα με τις απόψεις του, δεν μπορεί να υπάρχει κενός χώρος, που δεν είναι γεμάτος με ύλη. Επομένως, η παρουσία ενός κενού σε ένα γυάλινο σωλήνα για μεγάλο χρονικό διάστημα προσπάθησε να εξηγήσει με άλλα θέματα.

Στο γεγονός ότι αυτό είναι ένας κενός χώρος, δεν υπάρχει καμία αμφιβολία,δεν μπορεί να γεμίσει με τίποτα, αφού ο υδράργυρος πλήρωσε πλήρως τον κύλινδρο στην αρχή του πειράματος. Και, ρέοντας έξω, δεν επέτρεπε άλλες ουσίες να γεμίσουν την κενή θέση. Αλλά γιατί όλος ο υδράργυρος δεν χύθηκε στο πλοίο, γιατί δεν υπάρχουν εμπόδια σε αυτό; Το συμπέρασμα είναι σαφές: ο υδράργυρος στον σωλήνα όπως στο συγκοινωνούντα δοχεία, δημιουργεί την ίδια πίεση επί της υδραργύρου εντός του δοχείου, καθώς επίσης και κάτι από το εξωτερικό. Στο ίδιο επίπεδο, μόνο η ατμόσφαιρα έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια του υδραργύρου. Είναι η πίεση της που κρατά την ουσία να ρίχνει έξω υπό την επίδραση της βαρύτητας. Το αέριο, όπως είναι γνωστό, δημιουργεί την ίδια δράση προς όλες τις κατευθύνσεις. Η επιρροή του εκτίθεται στην επιφάνεια του υδραργύρου στο σκάφος.

Το ύψος του κυλίνδρου υδραργύρου είναι περίπου 76 cm. Παρατηρείται ότι ο δείκτης αυτός ποικίλλει ανάλογα με το χρόνο, επομένως αλλάζει η πίεση της ατμόσφαιρας. Μπορεί να μετρηθεί σε cm υδραργύρου (ή σε χιλιοστά).

Τι μονάδες πρέπει να εφαρμόσετε;

Το διεθνές σύστημα μονάδων είναιδιεθνής, συνεπώς δεν συνεπάγεται τη χρήση χιλιοστομέτρων υδραργύρου. Art. κατά τον προσδιορισμό της πίεσης. Η μονάδα ατμοσφαιρικής πίεσης καθορίζεται με τρόπο ανάλογο με αυτόν των στερεών και υγρών. Η μέτρηση της πίεσης σε pascals λαμβάνεται σε SI.

Για 1 Pa, λαμβάνεται μια πίεση η οποία δημιουργείται από τη δύναμη 1 N ανά 1 m².

Ορίζουμε τον τρόπο με τον οποίο σχετίζονται οι μονάδες μέτρησης. Η πίεση της στήλης υγρού ρυθμίζεται σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο: p = ρgh. Πυκνότητα υδραργύρου ρ = 13600 kg / m³. Για το σημείο αναφοράς, ας πάρουμε μια στήλη υδραργύρου μήκους 760 χιλιοστών. Από εδώ:

ρ = 13600 kg / m³× 9,83 N / kg χ 0,76 m = 101292,8 Pa

Για την καταγραφή της ατμοσφαιρικής πίεσης σε pascals, λαμβάνουμε υπόψη: 1 mm Hg. = 133,3 Pa.

Παράδειγμα επίλυσης προβλημάτων

Προσδιορίστε τη δύναμη με την οποία η ατμόσφαιρα επενεργεί στην επιφάνεια της οροφής με διαστάσεις 10x20 m. Η ατμοσφαιρική πίεση θεωρείται ίση με 740 mm Hg.

ρ = 740 mm Hg, α = 10 m, b = 20 m.

Ανάλυση

Για να προσδιοριστεί η ισχύς της δράσης, είναι απαραίτητο να καθοριστεί η ατμοσφαιρική πίεση σε pascals. Λαμβάνοντας υπόψη ότι 1 χιλιοστό του υδραργύρου. είναι ίσο με 133,3 Pa, έχουμε τα εξής: p = 98642 Pa.

Η λύση

Χρησιμοποιούμε τον τύπο για τον προσδιορισμό της πίεσης:

p = F / s,

Δεδομένου ότι η περιοχή στέγης δεν είναι δεδομένη, υποθέστε ότι έχει σχήμα ορθογωνίου. Η περιοχή αυτού του αριθμού προσδιορίζεται από τον τύπο:

s = ab.

Αντικαταστήστε την περιοχή στον τύπο υπολογισμού:

p = F / (ab), εκ των οποίων:

F = pab.

Υπολογίζουμε: F = 98642 Pa × 10 m × 20 m = 19728400 Η = 1,97 MN.

Απάντηση: Η πίεση της ατμόσφαιρας στην οροφή του σπιτιού είναι 1,97 MN.

Μέθοδοι μέτρησης

Πειραματικός προσδιορισμός της ατμοσφαιρικής πίεσηςμπορεί να εκτελεστεί χρησιμοποιώντας μια θέση υδραργύρου. Εάν είναι προσαρτημένη μια κλίμακα, τότε είναι δυνατή η καταγραφή των αλλαγών. Αυτό είναι το πιο απλό βαρόμετρο υδραργύρου.

Με έκπληξη, σημείωσε τις αλλαγές στην ατμόσφαιρα του Evangelista Torricelli, συνδέοντας τη διαδικασία με θερμότητα και κρύο.

Η βέλτιστη ήταν η πίεση της ατμόσφαιρας στοεπίπεδο της θάλασσας στους 0 βαθμούς Κελσίου. Αυτή η τιμή είναι 760 mm Hg. Η κανονική ατμοσφαιρική πίεση σε pascals θεωρείται ίση με 10⁵ Pa.

Είναι γνωστό ότι ο υδράργυρος είναι αρκετά επιβλαβής γιαανθρώπινη υγεία. Ως αποτέλεσμα, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ανοικτά βαρόμετρα υδραργύρου. Άλλα υγρά έχουν πυκνότητα πολύ μικρότερη, οπότε ένας σωλήνας γεμάτος με υγρό πρέπει να είναι αρκετά μακρύς.

Για παράδειγμα, η στήλη νερού που δημιουργήθηκε από τον Blaise Pascal πρέπει να είναι της τάξεως των 10 μέτρων σε ύψος. Το μειονέκτημα είναι προφανές.

Βαρόμετρο ελεύθερου υγρού

Ένα αξιοσημείωτο βήμα προς τα εμπρός είναι η ιδέα της απομάκρυνσης από το υγρό κατά τη δημιουργία βαρόμετρων. Η δυνατότητα κατασκευής συσκευής για τον προσδιορισμό της πίεσης της ατμόσφαιρας πραγματοποιείται σε βαρόμετρα-ανιροειδή.

Το κύριο μέρος αυτού του μετρητή είναι επίπεδοένα κουτί από το οποίο εξάγεται ο αέρας. Για να εξασφαλιστεί ότι δεν θρυμματίζεται από την ατμόσφαιρα, η επιφάνεια γίνεται κυματοειδής. Το σύστημα ελατηρίου του κιβωτίου συνδέεται με ένα βέλος που υποδεικνύει την τιμή πίεσης στην κλίμακα. Το τελευταίο μπορεί να βαθμολογηθεί σε οποιεσδήποτε μονάδες. Η ατμοσφαιρική πίεση σε pascals μπορεί να μετρηθεί με μια κατάλληλη κλίμακα μέτρησης.

Υψόμετρο και ατμοσφαιρική πίεση

Η μεταβολή στην ατμοσφαιρική πυκνότητα ως αύξησηΗ επάνω λειτουργία οδηγεί σε μείωση της πίεσης. Η ανομοιογένεια του κελύφους αερίου δεν μας επιτρέπει να εισαγάγουμε ένα γραμμικό νόμο μεταβολής, καθώς με το αυξανόμενο υψόμετρο ο βαθμός της μείωσης της πίεσης μειώνεται. Στην επιφάνεια της Γης ως αύξηση για κάθε 12 μέτρα, η επίδραση της ατμόσφαιρας μειώνεται κατά 1 mm Hg. Art. Στην τροπόσφαιρα, μια παρόμοια αλλαγή συμβαίνει σε κάθε 10,5 μ.

Κοντά στην επιφάνεια της Γης, στο υψόμετρο της πτήσης του αεροσκάφους, ένα ανερχόμετρο εξοπλισμένο με ειδική κλίμακα μπορεί να καθορίσει το υψόμετρο από την ατμοσφαιρική πίεση. Αυτή η συσκευή ονομάζεται υψόμετρο.

Μια ειδική συσκευή στην επιφάνεια της Γης σας επιτρέπει να ρυθμίσετε την ένδειξη του υψομέτρου στο μηδέν, για να το χρησιμοποιήσετε αργότερα για να καθορίσετε το ύψος ανύψωσης.

Παράδειγμα λύσης του προβλήματος

Στους πρόποδες του βουνού, το βαρόμετρο έδειξε ατμοσφαιρική πίεση 756 χιλιοστών υδραργύρου. Ποια είναι η σημασία στα 2500 μέτρα πάνω από τη στάθμη της θάλασσας; Απαιτείται η καταγραφή της ατμοσφαιρικής πίεσης σε pascals.

σ₁= 756 mm Hg, Η = 2500 m, σελ₂ -;

Η λύση

Για να καθορίσουμε τις αναγνώσεις βαρομέτρου σε ύψος Η, λαμβάνουμε υπόψη ότι η πίεση πέφτει κατά 1 χιλιοστό του υδραργύρου. κάθε 12 μέτρα. Επομένως:

(σελ₁- σελ₂) × 12 m = H × 1 mmHg, από όπου:

σ₂ = p₁- H × 1 mm υδραργύρου / 12 m = 756 mm υδραργύρου. - 2500 mx 1 mm Hg / 12 m = 546 mm Hg.

Για την καταγραφή της ατμοσφαιρικής πίεσης που επιτυγχάνεται σε pascals, εκτελούμε τις ακόλουθες ενέργειες:

σ₂= 546 χ 133,3 Pa = 72619 Ρα

Απάντηση: 72619 Pa.

Ατμοσφαιρική πίεση και καιρικές συνθήκες

Η κίνηση των ατμοσφαιρικών στρωμάτων του αέρα κοντά στην επιφάνεια της Γης και η ανομοιογενής θέρμανση του αέρα σε διαφορετικές περιοχές οδηγούν σε αλλαγή των καιρικών συνθηκών σε όλα τα μέρη του πλανήτη.

Η πίεση μπορεί να κυμαίνεται κατά 20-35 mm Hg. σε μακρά περίοδο και 2-4 χιλιοστόμετρα υδραργύρου. κατά τη διάρκεια της ημέρας. Ένα υγιές άτομο δεν αντιλαμβάνεται τις αλλαγές σε αυτόν τον δείκτη.

Η ατμοσφαιρική πίεση, η τιμή της οποίας είναι χαμηλότερη από την κανονική και συχνά αλλάζει, υποδεικνύει έναν κυκλώνα που καλύπτει ένα συγκεκριμένο. Συχνά αυτό το φαινόμενο συνοδεύεται από θολότητα και βροχόπτωση.

Η χαμηλή πίεση δεν είναι πάντα σημάδι βροχερού καιρού. Το μίσος εξαρτάται περισσότερο από τη σταδιακή μείωση του εν λόγω δείκτη.

Μια απότομη πτώση της πίεσης στα 74 εκατοστά του υδραργύρου. και κάτω απειλεί με μια καταιγίδα, πτώσεις που θα συνεχιστούν ακόμα και όταν ο δείκτης αρχίζει να αυξάνεται.

Η αλλαγή του καιρού προς το καλύτερο μπορεί να καθοριστεί από τις ακόλουθες δυνατότητες:

μετά από μια μακρά περίοδο κακοκαιρίας, παρατηρείται σταδιακή και σταθερή αύξηση της ατμοσφαιρικής πίεσης.
Σε ομιχλώδη κακοκαιρία, η πίεση αυξάνεται.
στους νότιους ανέμους ο εν λόγω δείκτης αυξάνεται για αρκετές ημέρες στη σειρά.
η αύξηση της ατμοσφαιρικής πίεσης σε καιρό με αέρα είναι ένα σημάδι για τη δημιουργία άνετων καιρικών συνθηκών.