В сегодняшней статье будем разбираться в теме атмосферное давление.
Для начала немного о давлении, в чём же физический смысл этой величины. Она показывает действие силы на единичную площадь, перпендикулярную ей. И ещё чуть-чуть про давление газа. Существует закон Паскаля, из которого следует, что давление, производимое на газ или жидкость, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях. Закон вы можете сами проверить, если подуете сбоку на кружку с водой, то заметите, что вода начала двигаться, на реке при дуновении ветра по тому же принципу возникает рябь. То есть, если мы имеем толщу воздуха над нами, попробуем его разделить на пласты небольшой высоты. Каждый такой слой воздуха своим весом создаёт давление на другие слои, которое по з. Паскаля передаётся по всем направлениям, в частности вниз в нашу сторону, и мы испытываем атмосферное давление. Тем самым на нас давит вес воздуха над нами, но нужно учитывать, что плотность воздуха уменьшается с высотой.
Рассмотрим примеры действия атмосферного давления на тела.
Представим прибор для отбора проб жидкостей-ливер.
Принцип этого прибора основан на практически беспрепятственном движении жидкости. Опускаем ливер в воду зажимаем верхний конец, начинаем поднимать прибор и, как только кончик выйдет из воды, мы заметим чудо, жидкость не выливается. Происходит это из-за разности давлений над жидкостью и под ней. Под пальцем давление меньше атмосферного, поэтому оно не способно «выдавить» воду, как только мы отпустим палец от отверстия. Вода польётся, теперь давление, действующее на жидкость сверху, чуть больше атмосферного, и повышается с каждым слоем жидкости на величину длины столба жидкости. И в конце концов вся жидкость из ливера выльется.
Обратимся к истории, измерить атмосферное давление попробовал Эванджелиста Торричелли, ученик Галилея. Его опыт состоит в следующем: стеклянную трубку длинной 1 м, запаянную с одной конца, наполняют ртутью, после этого переворачивают и отпускают в чашу с ртутью. Часть жидкости выливается чашу, часть- остаётся в трубке, высота её столба 0,76 м. Над ртутью безвоздушное пространство. Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке. Ртуть находится в равновесии. Давление в трубке на уровне аа1 равно атмосферному давлению. Если было бы больше, то ртуть продолжала бы выливаться, если меньше, то поднималась бы вверх по трубке. Давление на уровне аа1 рассчитывается по формуле давления столба жидкости. Проделав небольшие математические вычисления: умножив плотность ртути на ускорение свободного падения и на высоту столба- мы получим примерно 101300 Па. Это число и есть атмосферное давление. В прогнозе погоды на сегодня: атмосферное давление равно 755 мм. рт. ст. Это можно перевести так: воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 755 мм.
На практике теперь не ставят опыты с ртутью, а измеряют давление с помощью барометра.
Теперь ответьте на вопрос «Закипит ли вода в кастрюле на вершине Эльбруса? Почему?» Вот вам и полное обоснование. Слои воздуха у поверхности Земли сжимаются всеми слоями, находящимися над ними, но чем выше от поверхности слой воздуха, тем слабее он сжат, его плотность меньше. Исходя из всего этого, давление атмосферы с высотой уменьшается, установлено, что на 1 мм. рт. ст. при подъёме на каждые 12м.
Вода закипит на Эльбрусе, но при температуре меньше 100 С, так как давление на вершине горы меньше атмосферного. Процесс кипения зависит от атмосферного давления, можно это обсудить в следующих постах.
Задание на дом «Почему же воздушный шарик, наполненный водородом, при подъёме на высоту увеличивается в объёме?» Отвечать можно в комментариях. Здесь нужно использовать факт про гору и давление на её вершине.
До встречи!