Dal concetto stesso di "pressione atmosferica" ne consegue che l'aria deve avere un peso, altrimenti non potrebbe esercitare pressione su nulla. Ma questo non ce ne accorgiamo, ci sembra che l'aria sia senza peso. Prima di parlare di pressione atmosferica, devi dimostrare che l'aria ha peso, devi in qualche modo pesarla. Come farlo? Considereremo in dettaglio il peso dell'aria e la pressione atmosferica nell'articolo, studiandoli con l'aiuto di esperimenti.
Esperienza
Peseremo l'aria in un recipiente di vetro. Entra nel contenitore attraverso un tubo di gomma nel collo. La valvola chiude il tubo in modo che non entri aria. Rimuoviamo l'aria dalla nave usando una pompa a vuoto. È interessante notare che, con il progredire del pompaggio, il suono della pompa cambia. Meno aria rimane nel pallone, più silenziosa sarà la pompa. Più a lungo pompiamo l'aria, più bassa diventa la pressione nel recipiente.
Quando tutta l'aria viene rimossa,chiudere il rubinetto, pizzicare il tubo per bloccare l'alimentazione dell'aria. Pesare il pallone senza aria, quindi aprire il rubinetto. L'aria entrerà con un caratteristico fischio, e il suo peso sarà sommato al peso del pallone.
Prima posiziona un recipiente vuoto con il rubinetto chiuso sulla bilancia. C'è il vuoto all'interno del contenitore, pesiamolo. Apriamo il rubinetto, l'aria entrerà all'interno e peseremo di nuovo il contenuto della fiaschetta. La differenza tra il peso del pallone pieno e vuoto sarà la massa d'aria. È semplice.
Peso dell'aria e pressione atmosferica
Ora passiamo alla soluzione del prossimo problema. Per calcolare la densità dell'aria, devi dividere la sua massa per volume. Il volume del pallone è noto perché è segnato sul lato del pallone. ρ=maria /V. Devo dire che per ottenere il cosiddetto alto vuoto, cioè la completa assenza di aria nel vaso, ci vuole molto tempo. Se la borraccia è da 1,2 litri, è circa mezz'ora.
Abbiamo scoperto che l'aria ha massa. La terra lo tira, e quindi la forza di gravità agisce su di esso. L'aria spinge a terra con una forza pari al peso dell'aria. La pressione atmosferica, quindi, esiste. Si manifesta in vari esperimenti. Facciamo uno di questi.
Esperimento con la siringa
Prendi una siringa vuota a cui è attaccato un tubo flessibile. Abbassare lo stantuffo della siringa e immergere il tubo in un contenitore d'acqua. Solleva lo stantuffo e l'acqua inizierà a salire attraverso il tubo, riempiendo la siringa. Perché l'acqua, che viene tirata giù dalla gravità, sale ancora dietro il pistone?
Nella nave, è influenzato dall' alto verso il bassoPressione atmosferica. Indichiamolo Patm. Secondo la legge di Pascal, la pressione esercitata dall'atmosfera sulla superficie di un liquido si trasmette invariata. Si diffonde in tutti i punti, il che significa che c'è anche la pressione atmosferica all'interno del tubo e c'è un vuoto (spazio senz'aria) nella siringa sopra lo strato d'acqua, ad es. P \u003d 0. Quindi si scopre che la pressione atmosferica preme sull'acqua dal basso, ma non c'è pressione sopra il pistone, perché lì c'è il vuoto. A causa della differenza di pressione, l'acqua entra nella siringa.
Sperimenta con il mercurio
Peso dell'aria e pressione barometrica: quanto sono grandi? Forse è qualcosa che può essere trascurato? Dopotutto, un metro cubo di ferro ha una massa di 7600 kg e un metro cubo di aria - solo 1,3 kg. Per capire, modifichiamo l'esperimento che abbiamo appena condotto. Invece di una siringa, prendi una bottiglia chiusa con un tappo con un tubo. Collegare il tubo alla pompa e iniziare a pompare aria.
A differenza dell'esperienza precedente, creiamo il vuoto non sotto il pistone, ma nell'intero volume della bottiglia. Spegnere la pompa e contemporaneamente abbassare il tubo della bottiglia in un contenitore d'acqua. Vedremo come l'acqua ha riempito la bottiglia attraverso il tubo in pochi secondi con un suono caratteristico. L'elevata velocità con cui è "scoppiata" nella bottiglia indica che la pressione atmosferica è un valore piuttosto elevato. L'esperienza lo dimostra.
Per la prima volta ha misurato la pressione atmosferica, il peso dell'aria dello scienziato italiano Torricelli. Ha avuto una tale esperienza. Ho preso un tubo di vetro lungo poco più di 1 m, sigillato a un'estremità. Lo riempì di mercurio fino all'orlo. DopoQuindi prese un recipiente con del mercurio, ne pizzicò l'estremità aperta con il dito, capovolse il tubo e lo immerse in un contenitore. Se non ci fosse stata la pressione atmosferica, tutto il mercurio sarebbe uscito, ma ciò non è accaduto. Si è versato parzialmente, il livello di mercurio si è stabilizzato a un' altezza di 760 mm.
È successo perché l'atmosfera premeva sul mercurio nel contenitore. È per questo motivo che nei nostri esperimenti precedenti, l'acqua è stata introdotta nel tubo, motivo per cui l'acqua ha seguito la siringa. Ma in questi due esperimenti, abbiamo preso dell'acqua, la cui densità è bassa. Mercurio ha un' alta densità, quindi la pressione atmosferica è stata in grado di aumentare il mercurio, ma non fino in cima, ma solo di 760 mm.
Secondo la legge di Pascal, la pressione esercitata sul mercurio si trasmette in alterata a tutti i suoi punti. Ciò significa che all'interno del tubo è presente anche la pressione atmosferica. Ma d' altra parte, questa pressione è bilanciata dalla pressione della colonna di liquido. Indichiamo l' altezza della colonna di mercurio con h. Possiamo dire che la pressione atmosferica agisce dal basso verso l' alto e la pressione idrostatica agisce dall' alto verso il basso. I restanti 240 mm sono vuoti. A proposito, questo vuoto è anche chiamato il vuoto di Torricelli.
Formula e calcoli
Pressione atmosferica Patm è uguale alla pressione idrostatica ed è calcolata con la formula ρptgh. ρrt=13600 kg/m3. g=9,8 N/kg. h=0,76 m Patm=101,3 kPa. Questa è una quantità abbastanza grande. Un foglio di carta steso su un tavolo produce una pressione di 1 Pa e la pressione atmosferica è di 100.000 pascal. Si scopre che devi mettere100.000 fogli di carta uno sopra l' altro per produrre tale pressione. Curioso, vero? La pressione atmosferica e il peso dell'aria sono molto elevati, quindi l'acqua è stata spinta nella bottiglia con tale forza durante l'esperimento.
