La pressione atmosferica è la forza con cui siamo influenzati dall'aria circostante, ovvero l'atmosfera. L'articolo presenterà esperimenti durante i quali ci assicureremo che la pressione dell'aria esista davvero. Scopriremo chi l'ha misurata per la prima volta, cosa succede quando la pressione atmosferica è distribuita in modo non uniforme e molto altro ancora.
Manifestazioni della pressione atmosferica
Se l'aria preme su tutto intorno, allora pesa qualcosa. È proprio vero, perché allora ci sembra senza peso? Conduciamo esperimenti che dimostrino che la pressione atmosferica esiste effettivamente.
Riempire la siringa con acqua fino al centro, quindi sollevare il pistone. L'acqua seguirà il pistone. La ragione di ciò è la pressione atmosferica, ma quando le persone non sapevano ancora della sua esistenza, hanno detto che la natura semplicemente non tollera il vuoto. Ora sappiamo che quando il pistone si alza, viene creata un'areapressione ridotta e l'atmosfera spinge l'acqua nella siringa.
Esperienza con una carta di plastica e un barattolo
Riempi un barattolo di vetro fino in cima con acqua, copri la parte superiore con un pezzo di plastica, ad esempio un cartoncino. Giriamo il barattolo e vediamo che la carta tiene e non cade. La forza della pressione dell'acqua è compensata dalla forza della pressione dell'atmosfera. Niente preme sull'acqua dall' alto, ma l'atmosfera preme dal basso, di conseguenza, la carta viene trattenuta. Se l'aria entra tra la plastica e il barattolo, la carta cadrà e l'acqua uscirà.
Dispositivo Torricelli
Lo scienziato italiano Torricelli ha misurato per la prima volta la pressione atmosferica. Lo ha fatto con il cosiddetto barometro a mercurio. Per prima cosa, Torricelli ha riempito un tubo di vetro con mercurio fino in cima, ha preso una grande ciotola di mercurio, ha capovolto il tubo, l'ha immerso nella ciotola e ha aperto l'estremità inferiore. Mercurio iniziò a scendere, ma non ne uscì completamente, ma discese a una certa altezza.
Si è scoperto che questo livello è 760 mm. Pertanto, la pressione dell'atmosfera è in grado di contenere una colonna di mercurio di 760 mm. Se la pressione aumenta, può contenere una colonna di altezza maggiore, se diminuisce, di meno. In tal caso, le sue dimensioni possono essere giudicate dall' altezza del pilastro. Pertanto, in pratica, la pressione dell'atmosfera e dei gas viene spesso misurata con precisione in millimetri di mercurio. Stabiliamo una relazione tra i millimetri di mercurio e le solite unità di pascal.
Come sono correlati i millimetri di mercurio e pascal
La pressione atmosferica aumenta il mercurio di 760 mm. Significa cheuna colonna di mercurio alta 760 mm pressa con una forza pari al livello normale della pressione atmosferica. 1 mm Hg è la pressione prodotta da una colonna di mercurio alta 1 mm. Immagina che l' altezza della colonna di mercurio sia 1 mm. Calcola la pressione idrostatica corrispondente a questa altitudine.
P=1 mmHg La pressione idrostatica si calcola con la formula: ρgh. ρ è la densità del mercurio, g è l'accelerazione di gravità, h è l' altezza della colonna di liquido. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 m Sostituisci questi dati nella formula. Dopo la conversione, 13.69.8=133.3 N/m2 rimarranno. N/m2 - questo è Pascal (Pa). Se convertiamo la pressione atmosferica in ettopascal, allora 1 mm Hg. Arte. corrisponde a 1.333 hPa.
Hg e meteo
Torricelli ha osservato a lungo le letture del barometro a mercurio. Ha notato una cosa interessante. Quando la colonna di mercurio si abbassa, cioè quando la pressione atmosferica si abbassa, dopo un po' inizia il m altempo. Quando la colonna di mercurio si alza, dopo qualche tempo il m altempo viene sostituito dal bel tempo. Cioè, la misurazione della pressione atmosferica permette di fare una previsione del tempo.
Ora i servizi meteorologici 24 ore su 24, ogni 3 ore, misurano la pressione atmosferica. Il libro di Jules Verne The Fifteen-Year-Old Captain descrive l'osservazione del barometro e del tempo. Il protagonista del libro ha scoperto che se la colonna di mercurio cade rapidamente, il tempo peggiora bruscamente, ma non per molto, se il livello di mercurio diminuisce lentamente, nell'arco di diversi giorni, allorail tempo si deteriorerà gradualmente, ma durerà a lungo.
Cosa succede quando la pressione atmosferica non è distribuita in modo uniforme
Consideriamo una mappa sinottica. Contiene i valori della pressione atmosferica in diverse aree, città, paesi, continenti. La direzione del movimento delle masse d'aria è indicata dalle frecce. Perché soffia il vento? La pressione atmosferica è maggiore in alcuni luoghi e minore in altri. Da dove è più grande, il vento soffia dove è più piccolo. Lo vediamo nella direzione delle frecce sulla mappa.
Se guardi l'intero pianeta, puoi vedere che è diverso in parti diverse. Le aree di alta pressione sono contrassegnate in viola, dove le frecce del vento girano e si muovono in senso orario. Questa zona di alta pressione è chiamata anticiclone. Di solito ha tempo sereno.
Ma Spagna e Portogallo. Qui osserviamo due potentissimi anticicloni. La torsione delle correnti d'aria è connessa con la rotazione del globo.
E qui ci sono due potenti aree di bassa pressione atmosferica: solo 965 ettopascal. Questo è un ciclone, l'aria al suo interno ruota in senso antiorario.
Quindi, puoi osservare la distribuzione della pressione atmosferica in diversi punti del nostro pianeta. Al giorno d'oggi, i meteorologi prevedono accuratamente i cambiamenti meteorologici che si verificano quando la pressione atmosferica non è distribuita in modo uniforme.
Pressione al livello del mare e sopra il livello del mare
Supponiamo che il barometro mostri una pressione di 1006 hPa. Ma seosservando la mappa sinottica di una determinata area, città, potrebbe risultare che la pressione atmosferica è diversa lì. Perché sta succedendo? Il fatto è che le mappe sinottiche mostrano i valori della pressione atmosferica al livello del mare. Possiamo trovarci a una certa altezza sul livello del mare, quindi la pressione che il barometro mostra nella stanza è inferiore a quella al livello del mare.
Altimetro
Come misurare l' altezza della tua posizione? Esistono strumenti speciali simili a un barometro, ma la loro scala è graduata non in unità di pressione, ma in unità di altezza. Turisti e piloti hanno tali dispositivi. Si chiamano altimetri o altimetri parametrici. Quando il pilota è a terra, imposta l' altimetro a zero, perché la sua altezza dal suolo è zero. Se necessario, imposta la freccia all' altezza sul livello del mare, a seconda che sia importante per lui sapere a quale altezza si trova l'aeroporto sul livello del mare o meno. In caso di voli a lungo raggio, questo può essere utile, soprattutto se l'aeroporto è in montagna. Quindi, guardando la lancetta dell' altimetro, il pilota determina l' altitudine.
Perché la pressione atmosferica aumenta con l' altitudine
Dopo aver appreso che quando la pressione atmosferica è distribuita in modo non uniforme, si verifica il vento, scopriamo perché la pressione diminuisce con l'aumentare dell' altitudine. L'aria ha un peso, quindi è attratta dalla terra, esercita pressione su di essa. Se mettiamo un barometro in un certo strato dell'atmosfera, allora sarà premuto da quello strato dell'atmosfera,che è sopra. Va notato che l'atmosfera non ha confini chiari.
Se posizioniamo un barometro al livello del mare, la pressione sarà uguale alla somma della pressione in questo strato d'aria e delle pressioni negli strati sovrastanti dell'atmosfera. Cioè, all'aumentare dell' altitudine, la pressione diminuisce. La domanda sorge spontanea: è possibile calcolare la pressione atmosferica secondo la formula Р=ρgh? No, perché il valore della densità dell'aria non è costante nei diversi strati dell'atmosfera. In basso, l'aria è più sotto pressione, quindi è più densa, e in alto, è meno densa.
