Atmosphere è una nuvola di gas che circonda la Terra. Il peso dell'aria, la cui altezza supera i 900 km, ha un potente effetto sugli abitanti del nostro pianeta. Non lo sentiamo, prendere la vita sul fondo dell'oceano aereo come una cosa ovvia. Una persona si sente a disagio quando si arrampica in alta montagna. La mancanza di ossigeno provoca un rapido affaticamento. Allo stesso tempo, la pressione atmosferica cambia in modo significativo.
La fisica si occupa della pressione atmosferica, dei suoi cambiamenti e dell'impatto sulla superficie terrestre.
Nel corso del liceo di fisica viene prestata notevole attenzione allo studio dell'azione dell'atmosfera. Le caratteristiche della definizione, la dipendenza dall' altezza, l'influenza sui processi che si verificano nella vita quotidiana o in natura, sono spiegate sulla base della conoscenza dell'azione dell'atmosfera.
Quando le persone iniziano a studiare la pressione atmosferica? Grado 6 - tempo per conoscere le peculiarità dell'atmosfera. Questo processo continua nelle classi delle scuole superiori specializzate.
Cronologia dello studio
I primi tentativi di stabilire la pressione atmosferica furono fatti nel 1643 su suggerimento dell'evangelista italianoTorricelli. Un tubo di vetro sigillato ad una estremità è stato riempito di mercurio. Dopo essersi chiuso dall' altra parte, fu calato nel mercurio. Nella parte superiore del tubo, a causa del parziale deflusso del mercurio, si formò uno spazio vuoto, che prese il seguente nome: “Vuoto Torricelliano”.
A questo punto, la teoria di Aristotele dominava nelle scienze naturali, che credeva che "la natura ha paura del vuoto". Secondo le sue opinioni, non può esserci spazio vuoto non pieno di materia. Pertanto, per molto tempo hanno cercato di spiegare la presenza del vuoto in un tubo di vetro con altre questioni.
Non c'è dubbio che questo è uno spazio vuoto, non può essere riempito con nulla, perché all'inizio dell'esperimento il mercurio ha riempito completamente il cilindro. E, defluendo, non ha permesso ad altre sostanze di riempire il posto vacante. Ma perché tutto il mercurio non si è riversato nel recipiente, perché non ci sono ostacoli neanche a questo? La conclusione si suggerisce: il mercurio nel tubo, come nei vasi comunicanti, crea sul mercurio nel vaso la stessa pressione di qualcosa dall'esterno. Allo stesso livello, solo l'atmosfera entra in contatto con la superficie del mercurio. È la sua pressione che impedisce alla sostanza di fuoriuscire sotto l'influenza della gravità. È noto che il gas crea la stessa azione in tutte le direzioni. Colpisce la superficie del mercurio nella nave.
L' altezza di un cilindro di mercurio è di circa 76 cm Si nota che questo indicatore varia nel tempo, quindi la pressione atmosferica cambia. Può essere misurato in cm di mercurio.colonna (o in millimetri).
Quali unità usare?
Il sistema internazionale di unità è internazionale, quindi non prevede l'uso di millimetri di mercurio. Arte. quando si determina la pressione. L'unità di pressione atmosferica è impostata allo stesso modo in cui avviene nei solidi e nei liquidi. La misurazione della pressione in pascal è accettata in SI.
Per 1 Pa, viene presa una tale pressione che viene creata da una forza di 1 N per area di 1 m2.
Determina come sono correlate le unità di misura. La pressione della colonna di liquido viene impostata secondo la seguente formula: p=ρgh. Densità del mercurio ρ=13600 kg/m3. Prendiamo come punto di riferimento una colonna di mercurio lunga 760 millimetri. Da qui:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292,8 Pa
Per registrare la pressione atmosferica in pascal, considerare: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Esempio di risoluzione dei problemi
Determinare la forza con cui l'atmosfera agisce sulla superficie di un tetto di 10x20 m Si presume che la pressione dell'atmosfera sia 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Analisi
Per determinare la forza d'azione, devi impostare la pressione atmosferica in pascal. Tenendo conto del fatto che 1 millimetro Hg. pari a 133,3 Pa, si ha: p=98642 Pa.
Decisione
Utilizzare la formula per determinare la pressione:
p=F/s, Dato che l'area del tetto non è data, supponiamo che sia un rettangolo. L'area di questa figura è determinata dalla formula:
s=ab.
Sostituisci il valore dell'area informula di calcolo:
p=Fa/(ab), da dove:
F=pab.
Calcola: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Risposta: la forza di pressione dell'atmosfera sul tetto della casa è 1,97 MN.
Metodi di misurazione
La determinazione sperimentale della pressione atmosferica può essere eseguita utilizzando una colonna di mercurio. Se si corregge la scala accanto ad essa, diventa possibile correggere le modifiche. Questo è il più semplice barometro a mercurio.
Fu Evangelista Torricelli che fu sorpresa nel notare i cambiamenti nell'azione dell'atmosfera, che collegano questo processo con il caldo e il freddo.
La pressione atmosferica al livello della superficie del mare a 0 gradi Celsius è stata definita ottimale. Questo valore è 760 mmHg. La normale pressione atmosferica in pascal è considerata uguale a 105 Pa.
È noto che il mercurio è piuttosto dannoso per la salute umana. Di conseguenza, i barometri a mercurio aperti non possono essere utilizzati. Altri liquidi sono molto meno densi, quindi il tubo pieno di liquido deve essere abbastanza lungo.
Ad esempio, la colonna d'acqua creata da Blaise Pascal dovrebbe essere alta circa 10 m. L'inconveniente è evidente.
Barometro senza liquidi
Un notevole passo avanti è l'idea di allontanarsi dal liquido quando si fanno i barometri. La capacità di fabbricare un dispositivo per determinare la pressione dell'atmosfera è implementata nei barometri aneroidi.
La parte principale di questo contatore è piattascatola da cui viene espulsa l'aria. In modo che non venga schiacciato dall'atmosfera, la superficie è ondulata. La scatola è collegata tramite un sistema di molle ad una freccia che indica il valore di pressione sulla scala. Quest'ultimo può essere graduato in qualsiasi unità. La pressione atmosferica può essere misurata in pascal con una scala di misurazione appropriata.
Altezza dell'ascensore e pressione atmosferica
Il cambiamento nella densità dell'atmosfera mentre ti alzi porta ad una diminuzione della pressione. La disomogeneità dell'involucro del gas non consente di introdurre una legge di variazione lineare, poiché il grado di diminuzione della pressione diminuisce con l'aumentare dell' altezza. Sulla superficie della Terra, mentre sale, ogni 12 metri, l'effetto dell'atmosfera diminuisce di 1 mm Hg. Arte. Nella troposfera si verifica un cambiamento simile ogni 10,5 metri.
Vicino alla superficie terrestre, all' altezza di un aereo, un aneroide dotato di una scala speciale può determinare l' altitudine tramite la pressione atmosferica. Questo dispositivo è chiamato altimetro.
Uno speciale dispositivo sulla superficie terrestre consente di impostare l' altimetro a zero, in modo da poterlo utilizzare in seguito per determinare l' altezza della salita.
Esempio di risoluzione dei problemi
Ai piedi della montagna, il barometro mostrava una pressione atmosferica di 756 millimetri di mercurio. Quale sarà il valore a un' altitudine di 2500 metri sul livello del mare? È necessario registrare la pressione atmosferica in pascal.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Decisione
Per determinare la lettura del barometro all' altezza H, teniamo conto di questoperdite di carico di 1 mm Hg. ogni 12 metri. Pertanto:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, da:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
Per registrare la pressione atmosferica ottenuta in pascal, procedi come segue:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Risposta: 72619 Pa.
Pressione atmosferica e condizioni meteorologiche
Il movimento degli strati atmosferici vicino alla superficie terrestre e il riscaldamento non uniforme dell'aria in diverse aree portano a cambiamenti delle condizioni meteorologiche in tutte le parti del pianeta.
La pressione può variare di 20-35 mmHg. a lungo termine e da 2-4 millimetri di mercurio. durante il giorno. Una persona sana non percepisce cambiamenti in questo indicatore.
La pressione atmosferica, il cui valore è al di sotto del normale e cambia spesso, indica un ciclone che ne ha coperto uno. Spesso questo fenomeno è accompagnato da nuvolosità e precipitazioni.
La bassa pressione non è sempre un segno di pioggia. Il m altempo dipende maggiormente dalla graduale diminuzione dell'indicatore in questione.
Un forte calo di pressione a 74 centimetri Hg. e sotto minaccia di temporale, rovesci che continueranno anche quando l'indicatore sta già iniziando a salire.
Il cambiamento del tempo in meglio può essere identificato dai seguenti segni:
- dopo un lungo periodo di m altempo, si verifica un graduale e costante aumento della pressione atmosferica;
- la pressione aumenta con tempo nebbioso e fangoso;
- durante il periodo dei venti da sud, l'indicatore in questione sale per diversi giorni consecutivi;
- un aumento della pressione atmosferica durante il tempo ventoso è un segno di clima gradevole.
