Перейти к содержимому
Блог сайта Физя.рф
Блог сайта Физя.рф

Урок 36. Атмосферное давление

 

На воздух действует сила тяжести. Следовательно, воздух обладает весом. Чтобы его вычислить, нужно узнать его массу.

Для этого возьмём колбу с пробкой, резиновую трубку и зажим.

 

 

Выкачаем из колбы воздух. Взвесим её на весах. Так мы узнаем массу самой колбы без воздуха. Она равна массе гирьки. Обозначим массу гирьки m1. Значит, масса колбы равна m1.

 

 

Теперь запустим в неё воздух и подберём гирьку, чтобы компенсировать массу закачанного воздуха. Обозначим массу этой гирьки m2. Соответственно масса воздуха внутри колбы будет равна m2.

Вес массы воздуха, заключённого в колбу равен силе тяжести, которая равна m2·g.

Из-за действия силы тяжести, верхние слои воздуха сжимают нижние слои.

 

 

Воздушный слой у поверхности Земли сжат больше всего. Согласно закону Паскаля, давление на этот слой передаётся по всем направлениям.

Это давление воздействует на саму поверхность Земли и на всё, что на ней находится. Это и есть атмосферное давление.

Благодаря атмосферному давлению можно наблюдать многие интересные явления.

 

 

Например, если мы опустим шприц в воду и начнём вытягивать поршень, то вода последует за поршнем. Объясняется это следующим. Наружный воздух давит на воду. По закону Паскаля это давление передаётся во всех направления без изменения. Значит, внутри трубки шприца также присутствует атмосферное давление.

Между водой и поршнем есть немножко воздуха. Но как только поршень начинает подниматься, воздух стремиться стать более разреженным из-за увеличения объёма ёмкости, в которой он находится. Вследствие этого его давление сильно уменьшается по сравнению с атмосферным давлением. Вода устремляется в сторону меньшего давления, то есть вверх за поршнем. Между поршнем и водой сохраняется всё та же небольшая часть воздуха. Его давление равно атмосферному, поэтому он не сжимается дальше под давлением воды.

Атмосферное давление нельзя измерить по формуле для давления столба жидкости, то есть p = ρ·g·h здесь не применимо. Для такого расчёта нужно было бы знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определённой границы у атмосферы нет, а плотность воздуха на разной высоте сильно различается. В связи с этим, для измерения атмосферного давления требуется другой подход.

Другой подход в 17-м веке предложил итальянский учёный Эванджелиста Торричелли. Он провёл опыт, который заключается в следующем.

 

 

Стеклянная трубка длиной около 1 метра, запаянная с одного конца, заполняется ртутью до самого верха. Ртуть также заливается в чашу. Открытый конец трубки зажимается. Трубка переворачивается и опускается в чашу. Затем конец трубки открывается. Если бы не было атмосферного давления, то ртуть бы полностью вылилась из трубки в чашу. Однако выливается лишь её часть. В трубке же остаётся столб высотой около 760 мм. При этом в трубке над ртутью воздуха нет.

Дело в том, что атмосфера давит на ртуть в чаше. Это давление передаётся без изменений в часть трубки, отмеченной буквой А. И уравновешивается давлением столба жидкости, то есть ртути, высотой около 760 мм. Это значит, что давление столба жидкости равно атмосферному давлению.

Получается, подсчитав давление столба жидкости, можно узнать атмосферное давление.

Давление столба жидкости, как мы уже знаем, рассчитывается по этой формуле: p = ρ·g·h.

Плотность ртути приблизительно равна 13 600 кг/м3. Ускорение свободного падения примерно равно 9,8 Н/кг. Высота h = 760 мм = 0,76 м.

Подставим значения в формулу, округлим результат и получим давление 101 300 Н/м2 . Н/м2 – это Паскаль, поэтому можно переписать ответ в Паскалях. Но так как цифра очень большая, удобнее использовать килопаскали. В итоге получилось 101,3 кПа.

Однако традиционно атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба.

Устройство, представленное на рисунке, носит название ртутный барометр.

 

 

  • I. Введение в физику
    • Урок 1 . Физика – наука о природе
    • Урок 2. Научные методы изучения природы
    • Урок 3. Физические величины и единицы их измерения
    • Урок 4. Измерение физических величин. Цена деления шкалы измерительного прибора. Нониус
    • Урок 5. Вычисление и измерение площади фигур
    • Урок 6. Вычисление и измерение объемов тел
    • Урок 7. Точность измерений
    • Урок 8. Преобразование единиц измерения физических величин
    • Урок 9. Мега-, макро- и микромир
  • II. Строение вещества
    • Урок 10. Атомы и молекулы
    • Урок 11. Броуновское движение. Диффузия
    • Урок 12. Взаимодействие молекул. Смачивание и несмачивание
    • Урок 13. Агрегатные состояния вещества
  • III. Взаимодействие тел
    • Урок 14. Механическое движение. Скорость
    • Урок 15. Средняя скорость. Вычисление пути и времени движения
    • Урок 16. Координаты тела. График движения. График скорости
    • Урок 17. Инерция. Взаимодействие тел. Инертность
    • Урок 18. Масса тела. Единицы массы
    • Урок 19. Измерение массы тела на весах
    • Урок 20. Плотность. Единицы плотности
    • Урок 21. Сила. Единицы силы. Изображение сил
    • Урок 22. Сила тяжести
    • Урок 23. Сила упругости. Закон Гука
    • Урок 24. Измерение сил. Динамометр
    • Урок 25. Вес тела
    • Урок 26. Сложение сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая
    • Урок 27. Сила трения. Коэффициент трения
    • Урок 28. Трение качения. Трение в жидкостях и газах
  • IV. Давление
    • Урок 29. Давление. Единицы давления
    • Урок 30. Методы увеличения и уменьшения давления
    • Урок 31. Давление газа
    • Урок 32. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля
    • Урок 33. Давление в жидкости и газе
    • Урок 34. Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда
    • Урок 35. Сообщающиеся сосуды
    • Урок 36. Атмосферное давление
    • Урок 37. Барометр-анероид
    • Урок 38. Атмосферное давление на разных высотах
    • Урок 39. Манометры
    • Урок 40. Жидкостный поршневой насос
    • Урок 41. Гидравлический пресс
    • Урок 42. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Закон Архимеда
    • Урок 43. Плавание тел
    • Урок 44. Плавание судов
    • Урок 45. Воздухоплавание
  • V. Работа. Мощность. Энергия
    • Урок 46. Механическая работа
    • Урок 47. Мощность
    • Урок 48. Простые механизмы. Рычаг
    • Урок 49. Момент силы
    • Урок 50. Блоки
    • Урок 51. Золотое правило механики
    • Урок 52. Коэффициент полезного действия (КПД) механизма
    • Урок 53. Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия. Превращения энергии
© 2025 Блог сайта Физя.рф