Чтобы вы подумали о человеке, который придя в магазин сказал продавцу подобную фразу? Шутник. Разве можно взвешивать воздух, который ничего не весит?
Оказывается, можно. Более 300 лет назад знаменитый ученый Галилео Галилей к всеобщему изумлению провёл опыт по взвешиванию воздуха. Конечно, просто так положить на чашу весов воздух Галилей не мог, но он проявил смекалку и взвесил таки воздух. Что сделал Галилей? Он взял пустотелый медный шар с отверстием и взвесил его. Затем откачал из шара воздух, заткнул отверстие и снова его взвесил. К удивлению наблюдателей чаша весов с медным шаром поднялась, а чаша с гирями опустилась. Таким образом узнали, что «невесомый» воздух имеет вес!
Каждый из нас может повторить этот опыт Галилея, но уже с воздушными шариками. Для этого возьмите: 2 разноцветных шарика, деревянный штапик длиной около 50 см, нитки. По середине штапика прикрепляем нитку так, чтобы эти самодельные весы уравновесились. Потом по краям штапика подвешиваем оба пустых шарика и убеждаемся, что наши весы уравновешены. Далее, один из шариков надуваем, подвешиваем и наблюдаем как весы опустились вниз. Это доказывает, что воздух надутый в шарик имеет вес.
Воздух – это смесь газов состоящая из: кислорода – 21%, азота – 78% , углекислого газа, водорода, и др. – вместе менее 1%. Воздушную оболочку окружающую Землю, называют атмосферой (от греческих слов атмос – пар, воздух и сфера – шар).
Учёные высчитали, что масса воздуха окружающая Землю в нижних слоях атмосферы примерно равна 1,225 кг/м3 или около 12-13 Н/ м3. Эти приблизительные значения массы воздуха зависят от многих факторов, таких как: окружающая температура, высота над уровнем моря, плотности воздуха и др. В свою очередь, плотность атмосферы подвержена изменениям, обусловленным различными факторами, такими как: широтой места, временем года, солнечной активностью и др. В таблице 1 приведены усреднённые числовые значения плотности атмосферы для различных высот над Землёй. На уровне Земли температура принята равной 15˚С, а давление 101325 Па или 760 мм рт.ст.
Опытами установлено, что при температуре 0˚С и нормальном атмосферном давлении масса воздуха объёмом 1м3 равна 1,293 кг. Вес воздуха можно вычислить по формуле P = gm. Как видим воздух не такой уж и лёгкий. Например, в бутылке из-под кефира помещается немногим больше чем полграмма воздуха.
А теперь посмотрите вокруг, подымите голову вверх и подумайте – над всеми этими «горами и лесами, над широкими морями», вообще над всей Землёй лежит огромный воздушный океан – невидимая многокилометровая толща воздуха. Если воздух имеет вес, значит эта толща должна давить на Землю? И она давит! С какой силой?
Под действием силы тяжести верхние слои атмосферы сжимают нижние, поэтому прилегающий к Земле слой сжат больше всего (рисунок 2). Считается, что высота границы атмосферы условно равна 1100 км от поверхности моря.
По закону Паскаля земная поверхность и тела на ней испытывают давление всей толщи воздуха. Это явление называется атмосферное давление. По подсчётам Паскаля атмосфера Земли весит столько же, сколько весил бы медный шар диаметром 10 км = пять квадриллионов тонн! Было установлено, что чем выше над Землёй, тем меньше атмосферное давление, так как толщина воздушного слоя, давящего на поверхность уменьшается. При этом плотность воздуха тем меньше, чем больше высота. Через каждые 12 м давление уменьшается на 1 мм рт.ст. (рисунок 3).
За нормальное атмосферное давление принято давление воздуха на уровне моря на широте 45˚ и при температуре 0˚С. В этом случае атмосфера давит на каждый 1 см2 земной поверхности с силой 1,033 кг.
Получается, что воздух давит на каждого человека с силой больше чем 15 тонн, а это вес трёх грузовиков! Почему же вы не чувствуете этой тяжести? Потому что в организме человека тоже есть воздух, который давит с такой же силой изнутри. Т.е. давление воздуха снаружи и внутри одинаково. Поэтому мы ничего не ощущаем.
Понравилась статья – поставьте лайк.
Дополнительно по теме:
Главный по температуре «назначил» для России аномальную жару