Нормальное атмосферное давление егэ физика

Задания

Версия для печати и копирования в MS Word

Давление. Атмосферное давление. Закон Паскаля. Закон Архимеда

1. Твёрдые тела оказывают давление на опору. На тело, стоящее на опоре, действуют сила тяжести ​( vec{F}_т=mvec{g} )​ и сила реакции опоры ​( vec{N} )​ (рис. 55).

Если опора неподвижна, то это тело действует на неё с силой ​( vec{F} )​, называемой силой давления и равной в этом случае по модулю силе тяжести: ​( F=mg )​.

Физическая величина, равная отношению силы давления ​( F )​ к площади поверхности ​( S )​ называется давлением и обозначается буквой ​( p )​:

[ p=F/S ]

Единицей давления является 1 паскаль (1 Па):

[ [,p,]=1Н/1м^2=1,Н/м^2=1,Па ]

Более крупная единица давления — килопаскаль.

[ 1, кПа = 1000, Па ]

Как видно из формулы, давление на поверхность зависит от площади поверхности. Так, человек проваливается в снег при ходьбе по нему и спокойно перемещается на лыжах. В том случае, когда нужно увеличить давление на твёрдое тело, используют заострённые предметы, например, булавки, гвозди, ножи и т.п.

2. Жидкости и газы тоже оказывают давление на сосуд, в котором они находятся. Так, молекулы газа, находящегося в воздушном шаре, непрерывно движутся и при этом соударяются со стенками шара. Эти удары и вызывают давление газа на стенки шара и любого другого сосуда, в котором газ находится. Удар одной молекулы слаб, но внутри шара находится огромное число молекул, поэтому
их суммарное давление на стенки шара ощутимо.

Чем выше температура газа, чем с большей скоростью движутся молекулы и чем чаще и сильнее ударяются они о стенки сосуда, тем, следовательно, давление газа на стенки сосуда больше.

Если уменьшить объём газа в сосуде, не меняя его массу, то число молекул в единице объёма увеличится, увеличится и плотность газа. Число ударов молекул о стенки сосуда при этом возрастёт, следовательно, увеличится давление газа. При увеличении объёма газа при той же массе уменьшится его плотность и число ударов молекул о стенки сосуда. Давление уменьшится.

Таким образом, давление газа тем больше, чем выше его температура и меньше объём при неизменной массе. При повышении температуры и уменьшении объёма молекулы с большей силой и чаще ударяются о стенки сосуда.

3. Опыт показывает, что давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям. Если шар с отверстиями, соединённый с трубкой, внутри которой находится поршень, наполнить водой, а затем нажать на поршень, то можно заметить, что вода брызнет из всех отверстий. При этом струйки вытекающей воды будут примерно одинаковыми. Это говорит о том, что давление, которое мы создаём, действуя на воду, передаётся водой по всем направлениям одинаково. Тот же эффект можно наблюдать, если шар заполнить дымом. Дым тоже будет передавать производимое на него давление по всем направлениям одинаково.

То, что газы и жидкости передают давление по всем направлениям, объясняется подвижностью их молекул. Она проявляется в том, что слои и частицы жидкостей и газов могут свободно перемещаться друг относительно друга но разным направлениям. Благодаря подвижности молекул давление, которое оказывает поршень на ближайший к нему слой, передаётся последующим слоям. Молекулы газа и жидкости движутся хаотически, поэтому и их действие распределяется равномерно по всему объёму шара. Таким образом, давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям без изменения в каждую точку жидкости или газа. Это утверждение называется законом Паскаля.

4. Закон Паскаля находит применение в гидравлических машинах.

Основной частью любой гидравлической машины являются два соединенных между собой цилиндра разного диаметра. Цилиндры заполнены жидкостью, чаще всего маслом, и в них помещены поршни.

Пусть на большой поршень площадью ​( S_1 )​ действует сила ​( F_1 )​ (рис. 56). Эта сила будет оказывать на поршень давление ​( p_1 )​: ​( p_1=F_1/S_1 )​.

Это давление ( p_1 ) будет передаваться жидкости, находящейся под большим поршнем. Согласно закону Паскаля, давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям без изменения. Следовательно, давление будет передаваться жидкости, находящейся под меньшим поршнем, и на меньший поршень со стороны жидкости будет действовать давление ​( p_2=p_1 )​. Соответственно, на меньший поршень со стороны жидкости будет действовать сила ​( F_2=p_2S_2 )​, направленная вверх. Откуда ​( p_2=F_2/S_2 )​.

Чтобы жидкость и поршни находились в равновесии, на меньший поршень следует подействовать силой, равной по модулю силе ​( F_2 )​, направленной вертикально вниз. Для этого можно, например, положить на поршень груз.

Так как ​( p_1=p_2 )​, то ​( F_1/S_1=F_2/S_2 )​ или ​( F_1/F_2=S_1/S_2 )​.

Таким образом, гидравлическая машина даёт выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь большего поршня больше площади меньшего поршня.

Это означает, что с помощью некоторой силы, приложенной к малому поршню гидравлической машины, можно уравновесить существенно большую силу, приложенную к большему поршню.

Гидравлическая машина, так же как и любой простой механизм, даёт выигрыш в силе, но не даёт выигрыша в работе.

5. Твёрдые тела производят давление на опору вследствие действия на них силы тяжести. Поскольку на жидкости тоже действует сила тяжести, то и жидкости оказывают давление на дно сосуда. Это можно доказать экспериментально.

Если в трубку, дно которой затянуто плёнкой, налить воду, то плёнка заметно прогнётся. Это происходит потому, что на воду действует сила тяжести, и каждый слой воды давит на слои воды, лежащие ниже, и соответственно на дно сосуда.

Давление производится жидкостью не только на дно сосуда, оно существует внутри жидкости на любой её глубине. При этом производимое давление передаётся по закону Паскаля по всем направлениям одинаково.

Если в трубку с дном, затянутым плёнкой, добавить воды, то плёнка прогнётся сильнее. Это происходит потому, что увеличивается вес воды и соответственно давление воды на дно трубки. Таким образом, давление жидкости на дно сосуда тем больше, чем больше высота столба жидкости.

Если теперь в трубку до той же высоты налить масло, плотность которого меньше плотности воды, то плёнка прогнётся меньше, чем в том случае, когда в ней была вода (рис. 57 а). Это означает, что давление на дно сосуда тем больше, чем больше плотность жидкости.

Сила ​( F )​, с которой жидкость давит на дно, равна её весу ​( P )​. Вес жидкости ​( P )​ равен произведению её массы ​( m )​ и ускорения свободного падения ​( g )​: ​( F=P=mg )​.

Масса жидкости ​( m )​ равна произведению её плотности ​( rho )​ и объёма ​( V )​: ​( m=rho V )​, где ​( V=Sh )​ (рис. 57 б). Тогда ​( F=mg=rho V!g=rho Shg )​.

Разделив вес жидкости (силу, с которой она давит на дно сосуда) на площадь дна, получим давление жидкости ​( p )​: ​( p=F/S )​ или ​( p=rho gSh/S )​, т.е. ​( p=rho gh )​

Давление жидкости на дно и стенки сосуда равно произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и высоты столба жидкости.

6. Два или более сосудов, соединённых между собой у дна, называются сообщающимися сосудами. Примерами сообщающихся сосудов могут служить гидравлические машины и жидкостный манометр. Самым простым сообщающимся сосудом, которым вы пользуетесь каждый день, является чайник.

Если две стеклянные трубки соединить резиновой трубкой (рис. 57 в), то получатся сообщающиеся сосуды. Наливая в одну трубку воду, можно заметить, что она будет перетекать и в другую трубку. При этом уровни воды в трубках будут все время одинаковы.

Можно поднять одну из трубок или наклонить ее, в любом случае друг относительно друга уровни воды или любой другой жидкости останутся одинаковыми, т.е. будут лежать в одной и той же горизонтальной плоскости.

Можно сделать вывод: в сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости всегда устанавливаются на одном уровне.

Это верно при условии, что давление на поверхность жидкости одинаково. При использовании сообщающихся сосудов в качестве жидкостного манометра именно по разности уровней жидкости в трубках можно судить о значении давления.

Объяснить то, что в сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне, можно следующим образом. Жидкость в сосудах не перемещается, следовательно, её давления в сосудах на одном уровне, в том числе и на дно, одинаковы. Она имеет одинаковую плотность, т.к. она однородная. Следовательно, в соответствии с формулой ​( p=rho gh )​ высоты жидкости тоже одинаковы.

Если в одну трубку налить воду, а в другую масло, плотность которого меньше плотности воды, то уровень воды будет ниже, чем уровень масла в другой трубке (рис. 58).

Это объясняется тем, что давление жидкости на дно сосуда зависит от высоты столба жидкости и от её плотности. При одинаковом давлении, чем больше плотность жидкости, тем меньше высота её столба. Поскольку плотность масла меньше плотности воды, то столб масла выше столба воды. Жидкости, имеющие разную плотность, устанавливаются в сообщающихся сосудах на разных уровнях; во сколько раз плотность одной жидкости больше плотности другой, во столько раз меньше высота её столба.

7. Земля окружена воздушной оболочкой — атмосферой. Воздух, как и газы, входящие в состав атмосферы, имеет массу. Соответственно, на него действует сила тяжести, и он оказывает давление на поверхность Земли.

Давление воздушной оболочки на поверхность Земли и находящиеся на ней тела называется атмосферным давлением.

В существовании атмосферного давления легко убедиться на опытах. Если опустить в воду трубку с плотно прилегающим к её стенкам поршнем и поднимать поршень вверх, то вода будет подниматься по трубке вслед за поршнем.

Это происходит потому, что при подъёме поршня между ним и поверхностью воды образуется разреженное пространство. На поверхность воды в сосуде действует атмосферное давление, которое в соответствии с законом Паскаля передаётся по всем направлениям, в том числе и в направлении трубки. Оно и заставляет воду подниматься за поршнем.

Для расчёта атмосферного давления нельзя использовать формулу, по которой рассчитывается давление столба жидкости, так как для этого нужно знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но атмосфера не имеет определённой границы, а плотность воздуха изменяется с высотой. Однако атмосферное давление можно измерить.

Опыт по измерению атмосферного давления был предложен итальянским ученым Торричелли в XVII в. Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнили ртутью. Закрыв другой конец трубки, её перевернули и опустили в сосуд с ртутью. Затем этот конец трубки открыли, и часть ртути вылилась из неё в сосуд, а часть осталась в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, оказалась равной примерно 760 мм.

Объясняется это следующим образом: атмосферное давление действует на ртуть в сосуде, это давление передаётся по всем направлениям и действует на ртуть в основании трубки снизу вверх. Это давление уравновешивает давление столба ртути в трубке. Таким образом, атмосферное давление равно давлению, которое оказывает у основании трубки столб ртути высотой 760 мм. Это давление называют нормальным атмосферным давлением.

Если атмосферное давление выше нормального, то высота столба ртути больше, если — меньше нормального, то столб ртути опустится ниже.

Нормальное атмосферное давление равно 101 300 Па.

Атмосферное давление чаще выражают не в паскалях, а в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.). 1 мм рт.ст. = 133,3 Па.

Если к трубке в опыте Торричелли прикрепить шкалу и проградуировать её в миллиметрах, то получим прибор — ртутный барометр, с помощью которого можно измерять атмосферное давление.

В быту и технике для измерения атмосферного давления применяют более удобный в обращении металлический барометр, называемый анероидом.

Атмосферное давление зависит от высоты. Это объясняется тем, что воздух хорошо сжимаем, так же как и все газы. Верхние слои воздуха давят на лежащие ниже и сжимают их, соответственно плотность слоёв воздуха, а следовательно и давление, у поверхности Земли больше, чем на некоторой высоте от неё.

Так, в местности, лежащей на уровне моря, давление равно примерно 760 мм рт. ст., т.е. нормальному атмосферному. В горах оно выше. Измерения показывают, что на каждые 12 м подъёма атмосферное давление уменьшается примерно на 1 мм рт.ст.

8. Если подвешенный к пружине динамометра шарик опустить в сосуд с водой, то можно заметить, что показание динамометра уменьшится.

Точно так же можно изменить показания динамометра, если подействовать на шарик рукой снизу вверх. Следовательно, когда шарик опустили в воду, на него, помимо силы тяжести и силы упругости пружины динамометра, стала действовать сила, направленная вверх. Эту силу называют выталкивающей или архимедовой силой.

Выталкивающая сила возникает за счёт разности давления воды на нижнюю поверхность шарика и давления на его верхнюю поверхность, поскольку давление жидкости зависит от высоты её столба.

Сила давления ​( F_1 )​, действующая на верхнюю поверхность шарика, направлена вниз, сила давления ( F_2 ), действующая на нижнюю поверхность шарика, направлена вверх. Так как ( F_2 ) больше ( F_1 ), то результирующая этих двух сил, являющаяся выталкивающей силой, будет направлена вверх.

Выталкивающая сила тем больше, чем больше плотность жидкости, в которую погружено тело, и чем больше объём тела, погружённого в жидкость.

Опыт показывает, что выталкивающая сила ​( F )​ может быть вычислена по формуле: ​( F=rho gV )​, где ​( rho )​ — плотность жидкости, в которую погружено тело, ​( V )​ — объём погружённой части тела.

Выталкивающая сила равна произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и объёма погружённой части тела.

Этот закон называют законом Архимеда.

В воздухе, так же как и в любом другом газе, на тело действует выталкивающая сила. Она имеет ту же природу, что и выталкивающая сила, действующая на тело в жидкости. Её происхождение обусловлено разностью давлений на нижнюю и верхнюю грани тела. Однако, поскольку плотность газа намного меньше плотности жидкости, выталкивающая сила, действующая на тело, в газе меньше, чем в жидкости. Часто при решении задач пренебрегают выталкивающей силой, действующей на тело в воздухе, и считают, что вес покоящегося тела в воздухе равен по модулю действующей на него силе тяжести.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Ребёнка везут на санках по свежевыпавшему снегу. Какие санки — с широкими или узкими полозьями — следует выбрать, чтобы не проваливаться в снег?

1) с широкими
2) с узкими
3) безразлично
4) ответ зависит от веса санок

2. Брусок в форме прямоугольного параллелепипеда положили на стол сначала узкой гранью (1), а затем — широкой (2). Сравните силы давления (​( F_1 )​ и ( F_2 )) и давления (​( p_1 )​ и ​( p_2 )​), производимые бруском на стол в этих случаях.

1) ​( F_1=F_2; p_1>p_2 )​
2) ( F_1=F_2; p_1<p_2 )
3) ( F_1<F_2; p_1<p_2 )
4) ( F_1=F_2; p_1=p_2 )

3. Сила ​( F_1 )​, действующая со стороны жидкости на один поршень гидравлической машины, в 16 раз меньше силы ​( F_2 )​, действующей на другой поршень. Как соотносятся модули работы ​( (A_1) )​ и ( (A_2) ) этих сил, совершаемой при перемещении поршней? Трением пренебречь.

1) ​( A_1=A_2 )​
2) ( A_1=16A_2 )
3) ( A_2=16A_1 )
4) ( A_1=4A_2 )

4. В сосуды различной формы налита одна и та же жидкость. Высота уровня жидкости во всех сосудах одинакова. В каком из сосудов давление на дно наименьшее?

1) в сосуде А
2) в сосуде Б
3) в сосуде В
4) во всех сосудах одинаковое

5. Стеклянный сосуд, правое колено которого запаяно, заполнен жидкостью плотностью с (см. рисунок). Давление, оказываемое жидкостью на дно сосуда в точке Б, равно

1) ​( rho gh_3 )​
2) ( rho gh_1 )
3) ( rho g(h_1-h_2) )
4) ​( rho gh_2 )​

6. Атмосферное давление на вершине горы Казбек

1) меньше, чем у её подножия
2) больше, чем у её подножия
3) равно давлению у её подножия
4) может быть больше или меньше, чем у её подножия, в зависимости от погоды

7. В открытых сосудах 1 и 2 находятся соответственно ртуть и вода. Если открыть кран К, то

1) ни вода, ни ртуть перетекать не будут
2) вода начнёт перетекать из сосуда 2 в сосуд 1
3) перемещение жидкостей будет зависеть от атмосферного давления
4) ртуть начнёт перетекать из сосуда 1 в сосуд 2

8. Два однородных шара, один из которых изготовлен из стали, а другой — из олова, уравновешены на рычажных весах (см. рисунок). Нарушится ли равновесие весов,
если шары опустить в воду?

1) Равновесие весов не нарушится, так как шары одинаковой массы.
2) Равновесие весов нарушится — перевесит шар из стали.
3) Равновесие весов нарушится — перевесит шар из олова.
4) Равновесие весов не нарушится, так как шары опускают в одну и ту же жидкость.

9. Алюминиевый шар, подвешенный на нити, опущен в крепкий раствор поваренной соли. Затем шар перенесли из раствора поваренной соли в дистиллированную воду. При этом сила натяжения нити

1) может остаться неизменной или измениться в зависимости от объёма шара
2) не изменится
3) увеличится
4) уменьшится

10. Теплоход переходит из устья реки в солёное море. При этом архимедова сила, действующая на теплоход,

1) увеличится
2) уменьшится или увеличится в зависимости от размера теплохода
3) не изменится
4) уменьшится

11. Шарик, опущенный в жидкость, начинает опускаться на дно. Как по мере движения шарика в жидкости изменяются выталкивающая сила, действующая на него, вес шарика, давление жидкости? Установите соответствие между физическими величинами и характером их изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) выталкивающая сила
Б) вес
B) давление жидкости

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИН
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

12. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) атмосферное давление можно рассчитать так же, как давление жидкости на дно сосуда.
2) в опыте Торричелли можно ртуть заменить водой при той же длине трубки.
3) для того, чтобы столб воды производил на дно сосуда такое же давление, что и столб керосина, его высота должна составлять 0,8 от высоты столба керосина.
4) на вершине горы атмосферное давление меньше, чем у её подножия.
5) закон Паскаля справедлив для газов, жидкостей и твёрдых тел.

Часть 2

13. Камень весит в воздухе 6 Н, а в воде 4 Н. Чему равен объём этого камня?

Ответы

«Атмосферное давление»

Воздух, как и любое тело, имеет массу: 1 л воздуха на уровне моря имеет массу около 1,3 г. На каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера давит силой 1 кг. Это среднее давление воздуха над уровнем океана у широты 45° при температуре 0 °С отвечает весу ртутного столбика высотой 760 мм и сечением 1 см2 (или 1013 мб.). Это давление принимают за нормальное атмосферное давление.

Атмосферное давление – это сила, с которой атмосфера давит на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность. Давление определяется в каждой точке атмосферы массой вышележащего столба воздуха с основанием, равным единице. С увеличением высоты атмосферное давление уменьшается, т. к. чем выше расположена точка, тем меньше над ней высота воздушного столба. С поднятием вверх воздух разрежается и его давление уменьшается. В высоких горах давление значительно меньше, чем на уровне моря. Эту закономерность используют при определении абсолютной высоты местности по величине давления.

Барическая ступень – расстояние по вертикали, на котором атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст. В нижних слоях тропосферы до высоты 1 км давление уменьшается на 1 мм рт. ст. на каждые 10 м высоты. Чем выше, тем давление понижается медленнее. В горизонтальном направлении у земной поверхности давление изменяется неравномерно, в зависимости от времени.

Барический градиент – показатель, характеризующий изменение атмосферного давления над земной поверхностью на единицу расстояния и по горизонтали.

Величина давления, кроме высоты местности над уровнем моря, зависит также и от температуры воздуха.

Давление теплого воздуха меньше, чем холодного, т. к. вследствие нагревания он расширяется, а при охлаждении – сжимается. С изменением температуры воздуха изменяется его давление.

Поскольку изменение температуры воздуха на земном шаре зонально, зональность характерна и для распределения атмосферного давления на земной поверхности. Вдоль экватора протягивается пояс пониженного давления, на 30—40° широтах к северу и югу – пояса повышенного давления, на 60—70° широтах давление снова пониженное, а в полярных широтах – области повышенного давления. Распределение поясов повышенного и пониженного давления связано с особенностями нагревания и движения воздуха у поверхности Земли. В экваториальных широтах воздух в течение всего года хорошо нагревается, поднимается вверх и растекается в сторону тропических широт. Подходя к 30—40° широтам, воздух охлаждается и опускается вниз, создавая пояс повышенного давления. В полярных широтах холодный воздух создает области повышенного давления. Холодный воздух постоянно опускается вниз, а на его место приходит воздух из умеренных широт. Отток воздуха в полярные широты – причина того, что в умеренных широтах создается пояс пониженного давления.

Пояса давления существуют постоянно.

Они лишь несколько смещаются к северу или югу в зависимости от времени года («вслед за Солнцем»). Исключение составляет пояс пониженного давления Северного полушария. Он существует только летом. Причем над Азией формируется огромная область пониженного давления с центром в тропических широтах – Азиатский минимум. Его формирование объясняется тем, что над огромным массивом суши воздух сильно прогревается. Зимой же суша, которая занимает значительные площади в этих широтах, сильно выхолаживается, давление над ней увеличивается, и над материками формируются области повышенного давления – Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский) зимние максимумы атмосферного давления. Таким образом, зимой пояс пониженного давления в умеренных широтах Северного полушария «разрывается». Он сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления – Алеутского и Исландского минимумов.

Влияние распределения суши и воды на закономерности изменения атмосферного давления выражается также в том, что в течение всего года барические максимумы существуют только над океанами: Азорский (Северо-Атлантический), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский, Южно-Индийский.

Атмосферное давление непрерывно изменяется. Главная причина изменения давления – изменение температуры воздуха.

Давление атмосферы измеряется при помощи барометров. Барометр-анероид состоит из герметически замкнутой тонкостенной коробки, внутри которой воздух разрежен. При изменении давления стенки коробки вдавливаются или выпячиваются. Эти изменения передаются на стрелку, которая перемещается по шкале, градуированной в миллибарах или миллиметрах.

На картах распределение давления по Земле показывают изобарами. Чаще всего на картах указывают распределение изобар января и июля.

Распределение областей и поясов атмосферного давления существенно влияет на воздушные течения, погоду и климат.

---

Конспект урока «Атмосферное давление». Следующая тема:

Статика жидкостей и газов.

Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: давление жидкости, закон Паскаля, закон Архимеда, условия плавания тел.

В гидро- и аэростатике рассматриваются два вопроса: 1) равновесие жидкостей и газов под действием приложенных к ним сил; 2) равновесие твёрдых тел в жидкостях и газах.

Многие из обсуждаемых далее фактов относятся равным образом как к жидкостям, так и к газам. В таких случаях мы будем называть жидкость и газ средой.

При сжатии среды в ней возникают силы упругости, называемые силами давления. Силы давления действуют между соприкасающимися слоями среды, на погружённые в среду твёрдые тела, а также на дно и стенки сосуда.

Сила давления среды обладает двумя характерными свойствами.

1. Сила давления действует перпендикулярно поверхности выделенного элемента среды или твёрдого тела. Это объясняется текучестью среды: силы упругости не возникают в ней при относительном сдвиге слоёв, поэтому отсутствуют силы упругости, касательные к поверхности.

2. Cила давления равномерно распределена по той поверхности, на которую она действует.

Естественной величиной, возникающей в процессе изучения сил давления среды, является давление.

Пусть на поверхность площади действует сила , которая перпендикулярна поверхности и равномерно распределена по ней. Давлением называется величина

.

Единицей измерения давления служит паскаль (Па). 1 Па — это давление, производимое силой 1 Н на поверхность площадью 1 м .

Полезно помнить приближённое значение нормального атмосферного давления: Па.

к оглавлению ▴

Гидростатическое давление.

Гидростатическим называется давление неподвижной жидкости, вызванное силой тяжести. Найдём формулу для гидростатического давления столба жидкости.

Предположим, что в сосуд с площадью дна налита жидкость до высоты (рис. 1). Плотность жидкости равна

Рис. 1. Гидростатическое давление

Объём жидкости равен , поэтому масса жидкости . Сила давления жидкости на дно сосуда — это вес жидкости. Так как жидкость неподвижна, её вес равен силе тяжести:

.

Разделив силу на площадь , получим давление жидкости:

.

Это и есть формула гидростатического давления.

Так, на глубине 10 м вода оказывает давление Па, примерно равное атмосферному. Можно сказать, что атмосферное давление приблизительно равно 10 м водного столба.

Для практики столь большая высота столба жидкости неудобна, и реальные жидкостные манометры — ртутные. Посмотрим, какую высоту должен иметь столб ртути ( кг/м), чтобы создать аналогичное давление:

м = 750 мм.

Вот почему для измерения атмосферного давления широко используется миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.).

к оглавлению ▴

Закон Паскаля.

Если поставить гвоздь вертикально и ударить по нему молотком, то гвоздь передаст действие молотка по вертикали, но не вбок. Твёрдые тела из-за наличия кристаллической решётки передают производимое на них давление только в направлении действия силы.

Жидкости и газы (напомним, что мы называем их средами) ведут себя иначе. В средах справедлив закон Паскаля.

Закон Паскаля. Давление, оказываемое на жидкость или газ, передаётся в любую точку этой среды без изменения по всем направлениям.

(В частности, на площадку, помещённую внутри жидкости на фиксированной глубине, действует одна и та же сила давления, как эту площадку ни поворачивай.)

Например, ныряльщик на глубине испытывает давление . Почему? Согласно закону Паскаля вода передаёт давление атмосферы без изменения на глубину , где оно прибавляется к гидростатическому давлению водяного столба .

Отличной иллюстрацией закона Паскаля служит опыт с шаром Паскаля. Это шар с множеством отверстий, соединённый с цилиндрическим сосудом (рис. 2)

Рис. 2. Шар Паскаля

Если налить в сосуд воду и двинуть поршень, то вода брызнет из всех отверстий. Это как раз и означает, что вода передаёт внешнее давление по всем направлениям.

То же самое наблюдается и для газа: если сосуд наполнить дымом, то при движении поршня струйки дыма пойдут опять-таки из всех отверстий сразу. Стало быть, газ также передаёт давление по всем направлениям.

Вы ежедневно пользуетесь законом Паскаля, когда выдавливаете зубную пасту из тюбика. А именно, вы сжимаете тюбик в поперечном направлении, а паста двигается перпендикулярно вашему усилию — в продольном направлении. Почему? Ваше давление передаётся внутри тюбика по всем направлениям, в частности — в сторону отверстия тюбика. Туда-то паста и выходит.

к оглавлению ▴

Гидравлический пресс.

Гидравлический пресс — это устройство, дающее выигрыш в силе. То есть, прикладывая сравнительно небольшую силу в одном месте устройства, оказывается возможным получить значительно большее усилие в другом его месте.

Гидравлический пресс изображён на рис. 3. Он состоит из двух сообщающихся сосудов, имеющих разную площадь поперечного сечения и закрытых поршнями. В сосудах между поршнями находится жидкость.

Рис. 3. Гидравлический пресс

Принцип действия гидравлического пресса очень прост и основан на законе Паскаля.

Пусть — площадь малого поршня, — площадь большого поршня. Надавим на малый
поршень с силой . Тогда под малым поршнем в жидкости возникнет давление:

.

Согласно закону Паскаля это давление будет передано без изменения по всем направлениям в любую точку жидкости, в частности — под большой поршень. Следовательно, на большой поршень со стороны жидкости будет действовать сила:

.

Полученное соотношение можно переписать и так:

.

Мы видим, что больше во столько раз, во сколько больше . Например, если площадь большого поршня в 100 раз превышает площадь малого поршня, то усилие на большом поршне окажется в 100 раз больше усилия на малом поршне. Вот каким образом гидравлический пресс даёт выигрыш в силе.

к оглавлению ▴

Закон Архимеда.

Мы знаем, что дерево в воде не тонет. Следовательно, сила тяжести уравновешивается какой-то другой силой, действующей на кусок дерева со стороны воды вертикально вверх. Эта сила называется
выталкивающей или архимедовой силой. Она действует на всякое тело, погружённое в жидкость или газ.

Выясним причину возникновения архимедовой силы. Рассмотрим цилиндр площадью поперечного сечения и высотой , погружённый в жидкость плотности . Основания цилиндра горизонтальны. Верхнее основание находится на глубине , нижнее — на глубине (рис. 4).

На боковую поверхность цилиндра действуют силы давления, которые приводят лишь к сжатию цилиндра. Эти силы можно не принимать во внимание.

На уровне верхнего основания цилиндра давление жидкости равно . На верхнее основание действует сила давления , направленная вертикально вниз.

На уровне нижнего основания цилиндра давление жидкости равно . На нижнее основание действует сила давления , направленная вертикально вверх (закон Паскаля!).

Так как , то , и поэтому возникает равнодействующая сил давления, направленная вверх. Это и есть архимедова сила . Имеем:

.

Но произведение равно объёму цилиндра . Получаем окончательно:

. (1)

Это и есть формула для архимедовой силы. Возникает архимедова сила вследствие того, что давление жидкости на нижнее основание цилиндра больше, чем на верхнее.

Формулу (1) можно интерпретировать следующим образом. Произведение — это масса
жидкости , объём которой равен . Но тогда , где — вес жидкости, взятой в объёме . Поэтому наряду с (1) имеем:

. (2)

Иными словами, архимедова сила, действующая на цилиндр, равна весу жидкости, объём которой совпадает с объёмом цилиндра.

Формулы (1) и (2) справедливы и в общем случае, когда погружённое в жидкость или газ тело объёма имеет любую форму, а не только форму цилиндра (конечно, в случае газа — это плотность газа). Поясним, почему так получается.

Выделим мысленно в среде некоторый объём произвольной формы. Этот объём находится в равновесии: не тонет и не всплывает. Следовательно, сила тяжести, действующая на среду, находящуюся внутри выделенного нами объёма, уравновешена силами давления на поверхность нашего объёма со стороны остальной среды — ведь на нижние элементы поверхности приходится большее давление, чем на верхние.

Иными словами, равнодействующая сил гидростатического давления на поверхность выделенного объёма — архимедова сила — направлена вертикально вверх и равна весу среды в этом объёме.

Сила тяжести, действующая на наш объём, приложена к его центру тяжести. Значит, и архимедова сила должна быть приложена к центру тяжести выделенного объёма. В противном случае сила тяжести и архимедова сила образуют пару сил, которая вызовет вращение нашего объёма (а он находится в равновесии).

А теперь заменим выделенный объём среды твёрдым телом того же объёма и той же самой формы. Ясно, что силы давления среды на поверхность тела не изменятся, так как неизменной осталась конфигурация среды, окружающей тело. Поэтому архимедова сила попрежнему будет направлена вертикально вверх и равна весу среды, взятой в объёме . Точкой приложения архимедовой силы будет центр тяжести тела.

Закон Архимеда. На погружённое в жидкость или газ тело действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу среды, объём которой равен объёму тела.

Таким образом, архимедова сила всегда находится по формуле (1). Заметим, что в эту формулу не входят ни плотность тела, ни какие-либо его геометрические характеристики — при фиксированном объёме величина архимедовой силы не зависит от вещества и формы тела.

До сих пор мы рассматривали случай полного погружения тела. Чему равна архимедова сила при частичном погружении? На ту часть тела, которая находится над поверхностью жидкости, никакая выталкивающая сила не действует. Если эту часть мысленно срезать, то величина архимедовой силы не изменится. Но тогда мы получим целиком погружённое тело, объём которого равен объёму погружённой части исходного тела.

Значит, на частично погружённое в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, объём которой равен объёму погружённой части тела. Формула (1) справедлива и в этом случае, только объём всего тела нужно заменить на объём погружённой части погр:

погр.

Архимед обнаружил, что целиком погружённое в воду тело вытесняет объём воды, равный собственному объёму. Тот же факт имеет место для других жидкостей и газов. Поэтому можно сказать, что на всякое тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом среды.

к оглавлению ▴

Плавание тел.

Рассмотрим тело плотности и жидкость плотности . Допустим, что тело полностью погрузили в жидкость и отпустили.

С этого момента на тело действуют лишь сила тяжести и архимедова сила . Если объём тела равен , то

.

Имеются три возможности дальнейшего движения тела.

1. Сила тяжести больше архимедовой силы: , или . В этом случае тело тонет.

2. Сила тяжести равна архимедовой силе: , или . В этом случае тело остаётся неподвижным в состоянии безразличного равновесия.

3. Сила тяжести меньше архимедовой силы: , или . В этом случае тело всплывает, достигая поверхности жидкости. При дальнейшем всплытии начнёт уменьшаться объём погружённой части тела, а вместе с ним и архимедова сила. В какой-то момент архимедова сила сравняется с силой тяжести (положение равновесия). Тело по инерции всплывёт дальше, остановится, снова начнёт погружаться. . . Возникнут затухающие колебания, после которых тело останется плавать в положении равновесия (), частично погрузившись в жидкость.

Таким образом, условие плавания тела можно записать в виде неравенства: .

Определение атмосферного давления весьма просто – это давление атмосферы на объекты, что находятся в ней, и на поверхность планеты. Другими словами, атмосферное давление – это давление отдельно взятого столба воздуха, что находится сверху, с площадью 1 метр квадратный.

Измерение атмосферного давления

Единицами измерения давления являются паскали, бары и миллиметры ртутного столба. Последнее применяется в барометрах (специальных измерительных приборах) и очень понятно обычным людям, поскольку барометрами пользуются многие. Многие знают, что 760 мм ртутного столба является нормальным давлением (таково атмосферное давление на уровне моря, потому оно и принято за норму). Только стоит добавить, что нормальным оно считается при температуре 0 °C.

Другая популярная единица измерения, часто применяемая в физике – паскали. Значение в 101325 Па называется нормальным давлением и эквивалентно 760 мм ртутного столба. Ну а последняя единица измерения – бары.

1 бар = 100000 Па. В таком случае нормальным считается давление в 1,01325 бар.

Для упрощения подсчётов, в химии используется понятие стандартное атмосферное давление. Оно почти равно нормальному – 100000 Па (100 кПа) или 1 бар.

[custom_ads_shortcode1]

Нормальное атмосферное давление

760 мм ртутного столба барометра при температуре 0 °C – это нормальное давление. Именно такие значения выдаёт прибор на уровне моря. Именно от этого значения обычно и отталкиваются, приняв его за стандарт.

Кто-то слышал выражение одна атмосфера или три атмосферы, к примеру? Так вот, атмосферой в данном случае называют нормальное давление (то, о котором мы говорили выше). А вот давление, равное трём атмосферам, уже никак нормальным не назовёшь, ведь оно в три раза превышает норму.

[custom_ads_shortcode2]

Влияние атмосферного давления на погоду

Благодаря колебаниям атмосферного давления можно делать выводы о том, какая погода ожидается в ближайшем будущем. Правда, подобные прогнозы не могут похвастаться абсолютной точностью, поскольку зависит погода от многих параметров. К тому же, для разных регионов Земли характерно разное давление, из-за чего точный прогноз затруднителен.

Однако, определить ожидаемую погоду по показателям давления может любой человек. Так, если давление опускается ниже нормы, следует ожидать пасмурную, дождливую погоду. А если атмосферное давление поднимается выше нормы, следует ожидать солнечную погоду. Всё просто, не правда ли?

Правда, стоит понимать, что зимой ситуация несколько иная. Понижение давления говорит о повышенной влажности (возможно, будет снег), ожидается потепление. А повышение давления сулит нам ясную погоду, из-за чего стоит ожидать похолодания.

Для того, чтобы узнать, сколько в паскале атмосфер, необходимо воспользоваться простым онлайн калькулятором. Введите в левое поле интересующее вас количество паскалей, которое вы хотите конвертировать. В поле справа вы увидите результат вычисления. Если необходимо перевести паскали или атмосферы в другие единицы измерения, просто кликните по соответствующей ссылке.

[custom_ads_shortcode3]

Что такое «паскаль»

Единица измерения из системы СИ – паскаль (Па, Pa), равен давлению при равномерном приложении силы в 1 ньютон к ровной поверхности площадью 1 кв.

м. В паскалях измеряют также механическое напряжение, модули упругости, модуль Юнга, предел текучести, предел пропорциональности, сопротивление разрыву и срезу, звуковое и осмотическое давление, летучесть. Названа единица в честь французского физика и математика Блеза Паскаля в 1961 году.

[custom_ads_shortcode1]

Что такое «атмосфера»

Внесистемная единица измерения давления, приблизительно соответствующая атмосферному давлению на уровне мирового океана.

Равноправно существуют две единицы – техническая атмосфера (ат, at) и нормальная, стандартная или физическая атмосфера (атм, atm). Одна техническая атмосфера – это равномерное перпендикулярное давление силы в 1 кгс на ровную поверхность площадью 1 см².

1 ат = 98 066,5 Па.

[custom_ads_shortcode2]

Как перевести давление в Паскали

Стандартная атмосфера – это давление ртутного столба высотой 760 мм при плотности ртути 13 595,04 кг/м³ и нулевой температуре. 1 атм = 101 325 Па = 1,033233 ат. В РФ используется только техническая атмосфера. В прошлом для абсолютного и избыточного давления употребляли термины «ата» и «ати».

Избыточное давление – разница между абсолютным и атмосферным давлением, когда абсолютное больше атмосферного. Разница между атмосферным и абсолютным давлением, когда абсолютное давление ниже атмосферного, называется разрежением (вакуумом).

[custom_ads_shortcode3]

Атмосферное давление

Паска́ль (русское обозначение: Па, международное: Pa) — единица измерениядавления (механического напряжения) в Международной системе единиц (СИ)[1]. Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр: 1 Па = 1 Н·м−2.

[custom_ads_shortcode1]

Атмосферное давление: перевод мегапаскалей (МПа) в атмосферы

С основными единицами СИ паскаль связан следующим образом: 1 Па = 1 кг·м−1·с−2. В СИ паскаль также является единицей измерения механического напряжения, модулей упругости, модуля Юнга, объёмного модуля упругости, предела текучести, предела пропорциональности, сопротивления разрыву, сопротивления срезу, звукового давления, осмотического давления, летучести (фугитивности)[2]. В соответствии с общими правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы паскаль пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной.

Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях других производных единиц, образованных с использованием паскаля. Например, обозначение единицы динамической вязкости записывается как Па·с. Единица названа в честь французскогофизика и математикаБлеза Паскаля. Впервые наименование было введено во Франции декретом о единицах в 1961 году[2][3].

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ. На практике применяют приближённые значения: 1 атм = 0,1 МПа и 1 МПа = 10 атм. 1 мм водяного столба примерно равен 10 Па, 1 мм ртутного столба равен приблизительно 133 Па. Нормальное атмосферное давление принято считать равным 760 мм ртутного столба, или 101 325 Па (101 кПа). Размерность единицы давления (Н/м²) совпадает с размерностью единицы плотности энергии (Дж/м³), но с точки зрения физики эти единицы не эквивалентны, так как описывают разные физические свойства.

В связи с этим некорректно использовать Паскали для измерения плотности энергии, а давление записывать как Дж/м³.

[custom_ads_shortcode2]

Сколько атмосферы в 1 бар?

Название единицы давления в баре происходит от греческого слова для веса. Производная этой единицы, миллибар, широко используется в метеорологии. Бар относится к категории единиц, определяемых силами силы и площади. Есть две единицы с тем же именем, называемые линией. Одним из них является единица измерения давления, принятая в физической системе единиц CGS (сантиметр, грамм, другая). Этот блок определяется как 1 dyne / cm2, где 1 dyne — это единица силы, используемая в системе.

Кроме того, под 1 баром находится внесистемная система, метеорологическая единица, также называемая стандартной атмосферой. Соотношение между двумя полосами составляет 1 бар или 1 стандартная атмосфера составляет 106 дин / см2.

В дополнение к стандартной атмосфере, техническая (метрическая) атмосфера и физическая (нормальная) атмосфера используются на практике. Техническая или метрическая атмосфера используется в технической системе подразделений МКГСС. Он также обозначается как кгс / см2. Техническая атмосфера определяется как давление, создаваемое силой 1 кгс, направленное перпендикулярно и равномерно распределенное на плоскую поверхность 1 см2.

Соотношение стержня к технической атмосфере составляет 1 бар = 10197 кгс / см2. Нормальная атмосфера — дополнительный системный блок, такое же давление на поверхности Земли. Он определяется как давление, контролируемое 760 мм ртути при 0 градусах Цельсия, нормальная плотность ртути и нормальное ускорение веса. Связь между полосой и нормальной или физической атмосферой — 1 бар = 0,98692 атм.

Часто быстрый и удобный расчет не требует высокой точности. Поэтому приведенные выше значения могут быть округлены в зависимости от того, какие ошибки вы готовы принять в измерениях.

[custom_ads_shortcode3]

Атмосферное нормальное и стандартное давление

Если ошибка составляет 0,5%, вы можете взять 1 бар, что равно 0,98 атм. или 1,02 кгс / см2. Если мы проигнорируем разницу между технической атмосферой и баром (стандартная атмосфера), то ошибка составляет 2%. И, допустив ошибку 3%, мы можем принять во внимание физическую и стандартную атмосферу, которая эквивалентна друг другу.

По материалам сайта http://otvet.mail.ru.

Давление — это физическая величина, показывающей действующую силу на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. Давление определяется, как P = F / S, где P – давление, F – сила давления, S – площадь поверхности. Из этой формулы видно, что давление зависит от площади  поверхности тело действующего с некой  силой. Чем меньше площадь поверхности, тем больше давление.

Единицей измерения давления является ньютон на квадратный метр (H/м). Также мы можем перевести единицы давления Н/м в паскали, – единицы измерения, названные в честь французского ученого Блеза Паскаля, который вывел, так называемый, Закон Паскаля. 1 Н/м = 1 Па.

Что такое ? ? ?

Давления газов и жидкостей – манометром, дифманометром, вакумметро, датчиком давления. Атмосферного давления – барометром. Артериального давления – тонометром.

И так, еще раз давление определяется, как P = F / S. Сила в гравитационном поле равно весу – F= m * g, где m – масса тело; g – ускорение свободного падения. Тогда давление –
P = m * g / S. Используя данную формулу, можно определить давление оказываемое телом на поверхность. Например, человеком на землю.

Атмосферное давление с высотой убывает. Зависимость атмосферного давления от высоты определяется барометрической формулой –
P = Po*exp(- μgh/RT). Где, μ = 0,029 кг/м3 – молекулярная масса газа (воздуха); g = 9.81 м/с2 – ускорение свободного падения; h – h_o– разность высоты над уровнем моря и высотой принятой начало отчета (h=h_o); R = 8,31 – Дж/моль К– газовая постоянная; Ро – атмосферное давление на высоте , принятой за начало отсчета; Т- температура по Кельвину. Опытным путем установлено, что атмосферное давление на уровне моря составляет примерно 760 мм рт. ст. Стандартное атмосферное давление принято равным 760 мм рт. ст., или 101 325 Па, отсюда вытекает определение миллиметра ртутного столба 101 325/760 Па = 133,322 368, т.е. 1 мм рт. ст. = 133,322 Па.

Давление.
Па.	мм.рт.ст.
Нормальное атмосферное давление
На высоте Останкинской телебашни в Москве (540м)
В пассажирской кабине самолета Ан-10 при полете на высоте 8 км*
В колбе газонаполненной электрической лампы
Наименьшее давление, допускаемое в гермитических кабинах самолетов**
На высочайшей горной вершине (пик Коммунизма, высота 7495 м)
На наибольшей высоте суши над уровнем моря (вершина горы Эверест, высота 8848 м)
На высоте 8 км***
На высоте 9 км***
На высоте 10 км***
На высотк 11 км***
В камере бытового пылесоса	11 000 – 12 100
В пространстве между двойными стенками сосуда Дьюара	10 – 10	10 – 10
в колбе вакуумной электрической лампы накаливания	10 – 10	10 – 10
В кольбе ренгетовской трубки	10 – 10	10 – 10
на высоте 250 км****	3x 10	3x 10
В колбе радио лампы	10	10
В вакуумной камере современного ускорителя заряженных частиц	10- 10	10 – 10
В камере установки для термоядерных реакций	до 10	до 10

* Соответствует давлению воздуха на высоте 1400 м над Землей.** Соотвествует давлению воздуха на высоте 2400 м над Землей.*** Высота, на которой совершается обычно полеты турбовинтовыхи турбореактивных пассажирских самолетов. **** Средняя высота полета космического корабля “Восток”

[custom_ads_shortcode1]

Давление атмосферы на различной высоте над Землей

h, км.	P.	h, км.	P.
Па.	мм рт. ст.	Па.	мм рт. ст.
3,19 *10	2,4*10
2,67*10	2,0-10

[custom_ads_shortcode2]

Таблица. Перевод миллиметров ртутного столба в Паскали

мм рт. ст.	мм рт. ст.
Па.
13198,9. Примеры.

1. 43 мм рт. ст.=5732,85 Па.
2. 0,51 мм рт. ст. = 51 мм рт. ст. * 10 = 6799,42 * 10 Па = 67,9942 Па ≈68 Па
3. 182 мм рт. ст. = 180 мм рт. ст. + 2 мм рт. ст. = 18 мм рт. ст. * 10 + 2 мм рт. ст. = 2399,8 Па * 10 + 266,64 Па = 24264,64 Па ≈ 24,3 кПа
4. 1055 мм рт. ст.=1000 мм рт. ст. + 55 мм рт. ст .= 10 мм рт. ст. * 100 + 55 мм рт. ст. = 1333,22 Па * 100 + 7332,71 Па = 133322 Па + 7332,71 Па = 140654,71 Па ≈  140,7 кПа.

[custom_ads_shortcode3]

Давления

Объект, среда.	Давление.
кПа.	кгс/см
Газы.
Воздух в баллонах акваланга
Воздух в пневмаматических инструментах
Природный газ в магистральном газопроводе
Атмосфера на поверхности планеты Венера (по измерениям советских межпланетных станций “Венера-9” и “Венера-10”)
Пороховые газы на канале современного ствола	до 390 000	до 4000
Газы в центре взрыва термоядерной бомбы	до 1011	до 109
Жидкости.
Масло в магистрали смазки автомобилей и траторов
Максимально допустимое давление масла в школьном гидравлической прессе
Внутреннее  молекулярное давление в воде
Внутреннее молекулярное давление в ртути
Твердые тела.
Гусенечные траторы с уширенными гусеницами на почву
Гусеничные траторы на почву
Колеса легкового автомобиля на почву
Колеса железнодорожного вагона на рельсы

[custom_ads_shortcode1]

Единицы давления

Паскаль (Pa, Па)	Бар (bar, бар)	Техническая атмосфера (at, ат)	Физическая атмосфера (atm, атм)	Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., Hg, Torr, торр)	Метр водянного солба (м вод. ст., m HO)	Фунт-сила на кв. дюйм (psi)
1 Па	1 Н/м	10	10,197х10	9,8692х10	7,5006х10	1,0197х10	145,04х10
1 бар	10	1х10дин/см
1 ат	1 кгс/см
1 атм	1 атм
1 мм рт.ст.	1,3332х10	1,3595х10	1,3158х10	1 мм рт. ст.	13,595х10	19,337х10
1 м вод. ст	9,80665х10	1 м вод. ст.
1 psi	68,948х10	70,307х10	68,046х10	1 ibf/in

Продолжение будет …

Наша Земля имеет атмосферу, оказывающую давление на все, что пребывает внутри нее. В 1634 году итальянский ученый Торричелли первым определил величину, которой равно атмосферное давление . Воздействие на человечка его изменений изучают ученые самых различных профессий.

Как угодило, атмосферное давление зависит от температуры, плотности воздуха, возвышенности, силы тяготения, широты местности.

Оно подвержено вечным колебаниям.

P1018000 Уравнение статики выражает закон изменения давления с вышиной: – p = gz, где: p – давление , g – ускорение свободного падения, – плотность воздуха, z – толщина пласта. Из главного уравнения статики следует, что при наращивании высоты (z > 0) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Сурово говоря, основное уравнение статики справедливо только для больно высокого (бесконечно высокого) пласта воздуха z.

Однако на практике оно употребляемо, когда изменение высоты довольно немного по взаимоотношению к примерной толщине атмосферы.

Что значит НОРМАЛЬНОЕ АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ ДЛЯ ЗАДАННОЙ ВЫСОТЫ? Нормальное атмосферное давление – давление всего столба атмосферы на уровне моря и географической широте 45 град. За нормальное давление принимают 760 мм рт.

столба (1013 мбар, 101. 3 кН/кПа). При расчетах в динамической метеорологии за нормальное давление традиционно принимается 1000 мбар.

. . Это значит, что на уровне моря у широты 45° при температуре 0°С атмосферное давление равно весу столбика ртути в 760 мм или 1013 мбар, что принято за нормальное атмосферное давление земного шарика.

ВСЁ! Ну, если Вы второе желали спросить.

Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы.

Зависимость.

давления

от высоты описывается.

Или вот – табличка. . .

На квадратный сантиметр тела нормальное давление действует подобно весу, равный 1, 033 кг, но мы его не замечаем. Это потому, что газы воздуха растворены в тканевых жидкостях.

Они совершенно уравновешивают давление атмосферы.

Нарушение равновесия при переменах погоды воспринимается подобно ухудшению самочувствия. Какое атмосферное давление считается нормальным ?

Наверное, то, которое не оказывает негативного воздействия на организм. По словам медиков, оно равно 750 мм. рт. ст.

Гипотония уже успешно лечится По особой новейшей безмедикаментозной методике Фролова. Прорыв в медицине! lotus.

infodvd°€‘partner. ru Есть противопоказания. Посовещайтесь с доктором.

Эндометриоз. Действенное лечение. Как скоро освободиться от недуга не глядя из дома, уделяя по 15 мин.

за день mirdravi. ru Есть противопоказания. Посовещайтесь с доктором.

Нужно призвать удачу и обилие? Практический фен – шуй. Сделайте следующий возраст мировым возрастом в Вашей жизни!

vladimirzakharov.comДля того, чтобы узнать, сколько в миллиметре ртутного столба атмосфер, необходимо воспользоваться простым онлайн калькулятором. Введите в левое поле интересующее вас количество миллиметров ртутного столба, которое вы хотите конвертировать. В поле справа вы увидите результат вычисления. Если необходимо перевести или атмосферы в другие единицы измерения, просто кликните по соответствующей ссылке.

[custom_ads_shortcode2]

Что такое «миллиметр ртутного столба»

Внесистемная единица миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.; mm Hg), иногда называемая «торр», равна 101 325 / 760 ≈ 133,322 368 4 Па. Атмосферное давление измеряли барометром со столбиком ртути, отсюда и пошло название этой единицы измерения. На уровне моря атмосферное давление примерно равно 760 мм рт. ст. или 101 325 Па, отсюда значение – 101 325/760 Па. Данная единица традиционно используется в вакуумной технике, при измерении кровяного давления и в метеосводках. В некоторых приборах измерения производят по миллиметрам водяного столба (1 мм рт. ст. = 13,5951 мм вод. ст.), а в США и Канаде встречается также «дюйм ртутного столба» (inHg) = 3,386389 кПа при 0°C.

[custom_ads_shortcode3]

Что такое «атмосфера»

Внесистемная единица измерения давления, приблизительно соответствующая атмосферному давлению на уровне мирового океана. Равноправно существуют две единицы – техническая атмосфера (ат, at) и нормальная, стандартная или физическая атмосфера (атм, atm). Одна техническая атмосфера – это равномерное перпендикулярное давление силы в 1 кгс на ровную поверхность площадью 1 см². 1 ат = 98 066,5 Па. Стандартная атмосфера – это давление ртутного столба высотой 760 мм при плотности ртути 13 595,04 кг/м³ и нулевой температуре. 1 атм = 101 325 Па = 1,033233 ат. В РФ используется только техническая атмосфера.

В прошлом для абсолютного и избыточного давления употребляли термины «ата» и «ати». Избыточное давление – разница между абсолютным и атмосферным давлением, когда абсолютное больше атмосферного. Разница между атмосферным и абсолютным давлением, когда абсолютное давление ниже атмосферного, называется разрежением (вакуумом).

Атмосфера – газовое скопление, окружающее Землю. Вес воздуха, высота столба которого превосходит 900 км, оказывает массивное воздействие на обитателей нашей планетки. Мы не чувствуем этого, воспринимая жизнь на деньке воздушного океана как само собой разумеющееся.

Дискомфорт человек чувствует, поднимаясь высоко в горы. Недочет кислорода провоцирует резвую утомляемость. При всем этом значимым образом меняется атмосферное давление.

Физика рассматривает атмосферное давление, его конфигурации и воздействие на поверхность Земли.

В курсе физики средней школы исследованию деяния атмосферы уделяется существенное внимание. Особенности определения, зависимость от высоты, воздействие на процессы, протекающие в быту либо в природе, объясняются на основании познаний о действии атмосферы.

Когда начинают учить атмосферное давление? 6 класс – время знакомства с особенностями атмосферы. Длится этот процесс в профильных классах старшей школы.

[custom_ads_shortcode1]

История исследования

1-ые пробы установить атмосферное давление воздуха предприняли в 1643 г. по предложению итальянца Эванджелиста Торричелли. Стеклянная запаянная с 1-го конца трубка была заполнена ртутью.

Закрыв с другой стороны, ее опустили в ртуть. В высшей части трубки вследствие частичного вытекания ртути образовалось пустое место, получившее последующее заглавие: «торричеллиева пустота».

К этому времени в естествознании властвовала теория Аристотеля, считавшего, что «природа опасается пустоты». Согласно его мнениям, пустого, не заполненного веществом места быть не может. Потому наличие пустоты в стеклянной трубке длительно пробовали объяснить другими материями.

В том, что это пустое место, колебаний нет, оно ничем не может быть заполнено, ведь ртуть к началу опыта стопроцентно заполняла цилиндр. И, вытекая, не позволила другим субстанциям заполнить освободившееся место. Но почему вся ртуть не вылилась в сосуд, ведь препятствий этому также нет?

Вывод навязывается сам: ртуть в трубке, как в сообщающихся сосудах, делает такое же давление на ртуть в сосуде, как и нечто снаружи. На том же уровне с поверхностью ртути соприкасается только атмосфера. Конкретно ее давление держит вещество от выливания под действием силы тяжести.

Газ, как понятно, делает однообразное действие во всех направлениях. Его воздействию подвергается ртутная поверхность в сосуде.

Высота ртутного цилиндра приблизительно равна 76 см. Увидено, что этот показатель варьируется со временем, как следует, давление атмосферы изменяется. Его можно определять в см ртутного столба (либо в миллиметрах).

[custom_ads_shortcode2]

Какие единицы использовать?

Интернациональная система единиц является международной, потому не подразумевает использования мм рт. ст. при определении давления.

Единица атмосферного давления устанавливается аналогично тому, как это происходит в жестких телах и жидкостях. Измерение давления в паскалях принято в СИ.

За 1 Па принято такое давление, которое создается силой 1 Н, приходящейся на участок в 1 м 2 . Определим, как связаны единицы измерения. Давление столба воды устанавливаем по последующей формуле: p = ρgh.

Плотность ртути ρ = 13600 кг/м 3 . За точку отсчета возьмем столбик ртути длиной 760 мм. Отсюда:

р = 13600 кг/м 3 ×9,83 Н/кг×0,76 м = 101292,8 ПаЧтоб записать атмосферное давление в паскалях, учитываем: 1 мм рт.ст. = 133,3 Па.

[custom_ads_shortcode3]

Пример решения задач

Обусловьте силу, с которой атмосфера действует на поверхность крыши размерами 10х20 м. Давление атмосферы считать равным 740 мм рт. ст.

р = 740 мм рт. ст. , a = 10 м, b = 20 м.

[custom_ads_shortcode1]

Анализ

Для определения силы деяния нужно установить атмосферное давление в паскалях. С учетом того, что 1 мм рт.ст. равен 133,3 Па, имеем последующее: р = 98642 Па.

[custom_ads_shortcode2]

Решение

Воспользуемся формулой определения давления: Так как площадь крыши не дана, представим, что она имеет форму прямоугольника. Площадь этой фигуры определим по формуле:

Подставим значение площади в расчетную формулу: p = F/(ab), откуда:

Вычислим: F = 98642 Па×10 м×20 м = 19728400 Н = 1,97 МН. Ответ: сила давления атмосферы на крышу дома равна 1,97 МН.

[custom_ads_shortcode3]

Методы измерения

Экспериментальное определение давления атмосферы можно делать, используя столб ртути. Если рядом с ним закрепить шкалу, то возникает возможность фиксировать конфигурации. Это самый обычный ртутный барометр. С удивлением отметил конфигурации деяния атмосферы конкретно Эванджелиста Торричелли, связав этот процесс с теплом и холодом.

Хорошим было названо давление атмосферы на уровне поверхности моря при 0 градусов по Цельсию. Это значение составляет 760 мм рт.ст. Обычное атмосферное давление в паскалях принято считать равным 10 5 Па.

Понятно, что ртуть довольно вредоносна для людского здоровья. Вследствие этого открытые ртутные барометры использовать нельзя. Другие воды имеют плотность существенно меньше, потому трубка, заполненная жидкостью, должна быть довольно длинноватой.

Например, аква столб, сделанный Блезом Паскалем, должен быть порядка 10 м в высоту. Неудобство разумеется.

[custom_ads_shortcode1]

Безжидкостный барометр

Восхитительным шагом вперед можно именовать идею отступить от воды при разработке барометров. Возможность сделать прибор для определения давления атмосферы реализована в барометрах-анероидах.

Основная деталь этого измерителя – плоская коробка, из которой откачан воздух. Чтоб ее не сдавило атмосферой, поверхность делают гофрированной. Системой пружин коробка соединена со стрелкой, указывающей значение давления на шкале. Последнюю можно проградуировать в всех единицах. Определять атмосферное давление в паскалях можно при соответственной измерительной шкале.

[custom_ads_shortcode2]

Высота подъема и давление атмосферы

Изменение плотности атмосферы по мере подъема ввысь приводит к уменьшению давления. Неоднородность газовой оболочки не позволяет ввести линейный закон конфигурации, так как с повышением высоты степень снижения давления миниатюризируется. У поверхности Земли по мере подъема на каждые 12 метров действие атмосферы падает на 1 мм рт.

ст. В тропосфере аналогичное изменение происходит на каждых 10,5 м.

Поблизости поверхности Земли, на высоте полета самолета, анероид, снабженный специальной шкалой, может определять высоту по атмосферному давлению. Этот прибор именуется альтиметром. Особое устройство на поверхности Земли позволяет установить показания альтиметра на нуле, чтоб в предстоящем использовать его для определения высоты подъема.

[custom_ads_shortcode3]

Пример решения задачки

У подножья горы барометр показал атмосферное давление в 756 мм рт. ст. Какое значение будет на высоте 2500 метров над уровнем моря?

Требуется записать атмосферное давление в паскалях. р 1 = 756 мм рт. ст.

[custom_ads_shortcode1]

Решение

Чтоб найти показания барометра на высоте Н, учтем, что давление падает на 1 мм рт. ст. каждые 12 метров.

Как следует: (р 1 – р 2)×12 м = Н×1 мм рт. ст. , откуда:

р 2 = р 1 – Н×1 мм рт. ст. /12 м = 756 мм рт.

ст. – 2500 м×1 мм рт. ст.

/12 м = 546 мм рт. ст. Чтоб записать приобретенное атмосферное давление в паскалях, выполним последующие деяния:

р 2 = 546×133,3 Па = 72619 ПаОтвет: 72619 Па.

[custom_ads_shortcode2]

Атмосферное давление и погода

Движение воздушных атмосферных слоев поблизости поверхности Земли и неоднородный прогрев воздуха на разных участках приводят к изменению погодных критерий на всех участках планетки. Давление может варьироваться на 20-35 мм рт. ст.

в продолжительном периоде и на 2-4 мм рт. ст. в течение денька.

Атмосферное давление, значение которого ниже обычного и нередко изменяется, показывает на циклон, накрывший определенный. Нередко это явление сопровождается облачностью и осадками. Низкое давление не всегда является признаком дождливой погоды. Ненастье больше находится в зависимости от постепенного понижения рассматриваемого показателя.

Резкое снижение давления до 74 см рт.ст. и ниже угрожает бурей, ливнями, которые продлятся даже тогда, когда показатель уже начинает подниматься.

Изменение погоды к наилучшему можно найти по последующим признакам:

• после долгого периода ненастья наблюдается постепенный и неуклонный рост атмосферного давления;
• в туманную слякотную погоду увеличивается давление;
• в период южных ветров рассматриваемый показатель подымается некоторое количество дней попорядку;
• возрастание атмосферного давления при ветреной погоде – признак установления комфортабельной погоды.

Источники:

• naturae.ru
• vipstylelife.ru
• www.kilomol.ru
• digitaljournals.ru

←Применяем первый закон термодинамики к различным процессам

---

Задача 1: 

  На высоте 200км давление воздуха составляет примерно 10^-9 от нормального давления, а температура воздуха примерно 1200К. Оцените плотность воздуха на этой высоте. Ответ дайте 10^-10 , округлите до десятых

---

Начнем! Сначала преобразуем уравнение Менделеева-Клайперона для данного конкретного случая:

PV = νRT

   

Заменим m = ρV, получим

   

Очевидно, что можно разделить все уравнение на V, получим

   

Выделяем из этого уравнения плотность, получим

   

= 291· 10^-12≈  2,9· 10^-10

Ответ:  2,9

---

Задача 2:  

Абсолютная температура воздуха в сосуде под поршнем повысилась в 2 раза, и воздух перешел из состояния 1 в состояние 2. Сквозь зазор между поршнем и сосудом мог просачиваться воздух. Рассчитайте отношение N₂ / N₁ числа молекул газа в конце  и в начале опыта.

---

Посмотрим, что мы имеем в относительных величинах, используем приложенный график:

V₂ = 3V₁ ,

p₂ = 2p₁ ,

Т₂ = 2Т₁ — по условию задачи.

Обозначим искомое отношение буквой  / Тогда N₂ = k N₁ . Массу газа в поршне можно представить, как  m = N· m₀ . Тогда, учитывая, что газ не менялся, массы вначале и в конце опыта будут тоже соответствовать условию m₂ = k m₁ .

В уравнении    постоянными будут только молярная масса М и газовая постоянная R. Преобразуем это уравнение, перенеся постоянные величины влево, а меняющиеся — вправо

   

То есть   = const,  а значи, мы можем составить уравнение

   

Подставляем все значения

   

Сокращаем  и получаем   k = 3

Ответ:  3

---

Задача 3: 

 При постоянном давлении газообразный гелий нагрели на 20ºК. Какое количество теплоты получил гелий в этом процессе, если масса гелия равна 40г?

---

Используем измененную формулу первого закона термодинамики, учитывая,что гелий нагревали, значит тепло передавали газу, газ увеличивал объем и нагревался. Значит, везде берем знак  «+»

Q = A + ΔU,

Так как нам известно, что давление постоянное, мы можем воспользоваться формулой

Q =  ν R ΔT ( 1 + )

В нашем случае газ гелий одноатомный, следовательно, i = 3.

Q = R ΔT

Q  =    =  4155

Ответ:  4155 Дж

---

Задача 4: 

Идеальный одноатомный газ в количестве  ν = 0,09 моль находится в равновесии в вертикальном гладком цилиндре под массивным поршнем с площадью  S = 25 см². Внешнее атмосферное давление  p₀ = 10⁵ Па. В результате охлаждения газа поршень опустился на высоту Δh = 4 см, а температура газа понизилась на ΔТ = 16 К. Какова масса поршня?

---

Для того,чтобы найти массу поршня, мы должны понять, где она здесь есть. а она — составляющая силы тяжести

F = mg

Поршень, находится в состоянии равновесия. Рассмотрим, какие силы действуют на поршень. Это сила внешнего атмосферного давления F_0д , которая зависит от давления р₀ и площади поверхности поршня S и силы тяжести поршня F с одной стороны, а с другой стороны эти силы уравновешиваются силой давления газа, находящегося по поршнем F_1д. Эти силы определяются: 

F_0д  = p₀· S ,

F_1д  = p₁· S 

Получаем уравнение:

p₀· S + mg  = p₁· S 

Отсюда

m =

Осталось разобраться с давлением p₁ . В процессе охлаждения газа внешнее давление не менялось, масса поршня тоже оставалась прежней, а значит, давление внутри, под поршнем было постоянным. Ура! У нас изобарный процесс! А значит, пользуемся удобными формулами!

Можно воспользоваться уравнением Менделеева-Клайперона 

р₁ V = νRT,

учитывая, что мы имеем дело с изменением температуры в правой части уравнения, а в левой измениться может только объем — у нас же изотермический процесс!

р₁ ·ΔV = νR·ΔT

Преобразуем уравнение, учитывая, что  ΔV = S·Δh (см. рисунок), и найдем давление внутри цилиндра:

р₁ S·Δh = νR·ΔT

р₁ =  

m = = —  

m = — =  29,916 — 25 = 4,916

Округляем ответ до целых, получаем  m = 5 кг.

Ответ:  5 кг

←Применяем первый закон термодинамики к различным процессам

---

Содержание:

Атмосферное давление и его измерение:

Нашу планету Земля окружает мощная газовая оболочка, которую называют атмосферой ( от греческих слов атмос — пар и сфера — шар).

Исследования околоземного пространства с помощью искусственных спутников Земли показали, что её атмосфера простирается на тысячу и более километров в высоту. Резкой границы она не имеет. Её верхние пласты очень разрежены и постепенно переходят в безвоздушное межпланетное пространство (вакуум). С уменьшением высоты плотность воздуха возрастает. Почти 80 % всей массы воздушной оболочки Земли сосредоточены в пределах 15 км над Землей. Опытами установлено, что при температуре 0 ⁰С масса 1 м³ воздуха на уровне моря равна 1,29 кг. На воздушные слои действует сила тяжести, поэтому верхние слои давят на средние, а средние — на нижние. Наибольшее давление, обусловленное весом всей атмосферы, испытывает поверхность Земли, а также все находящиеся на ней тела.

Давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней тела, а также на земную поверхность, называют атмосферным давлением.

Выясним, насколько велико это давление.

Формула гидростатического давления

При этом высота столба ртути в трубке составляла приблизительно 760 мм.

Результаты этого опыта Торричелли объяснил так: «До сих пор существовала мысль, будто сила, которая не даёт возможности ртути, вопреки её естественному свойству, падать вниз, содержится внутри верхней части трубки, т. е. — или в пустоте, или в разрежённом веществе. Однако я утверждаю, что эта сила — внешняя и что сила берётся снаружи. На поверхность жидкости, находящейся в сосуде, действуют своей тяжестью 50 миль воздуха. Что же странного, если ртуть… поднимается настолько, чтобы уравновесить тяжесть внешнего воздуха».

Итак, атмосферное давление согласно закону Паскаля равно давлению столба ртути в трубке:    р_атм  =  р _ртути

Если бы эти давления не были равны, то ртуть не находилась бы в равновесии: при увеличении давления ртути она выливалась бы из трубки в сосуд, а при уменьшении — поднималась бы по трубке вверх.

Итак, давление атмосферы можно измерить высотой соответствующего ртутного столба. Его высоту обычно измеряют в миллиметрах.

Если, например, говорят, что в некотором месте атмосферное давление равно 760 мм рт. ст., то это означает, что воздух в этом месте создаёт такое же давление, что и вертикальный столб ртути высотой 760 мм.

Чтобы определить это давление в паскалях, воспользуемся формулой гидростатичного давления: . Подставляя в эту формулу значения

 = 13 595,10 (плотность ртути при 0°С), = 9,81  и = 760 мм = 0,76 м (высота столба ртути), получим такое значение нормального атмосферного давления: р =101 325 Па.

Давление атмосферы, которое равно давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре О ⁰С, называют нормальным атмосферним давлением.

Единицами атмосферного давления являются 1 мм рт. ст., один паскаль (1 Па) и один гектопаскаль (1 гПа), между ними существуют такие соотношения:

Об опытах Торричелли узнал французский учёный Блез Паскаль. Он повторил их с разными жидкостями (маслом, вином и водой). Столб воды, уравновешивающий давление атмосферы, оказался намного выше столба ртути.

Однако Паскаль считал, что для окончательного доказательства факта существования атмосферного давления нужен ещё один решающий опыт. Для этого он выполнил опыт Торричелли сначала у подножия горы, а потом — на её вершине. Результаты удивили всех присутствующих. Давление воздуха на вершине горы было почти на 100 мм рт. ст. меньше, чем у подножия. Этим было доказано, что ртуть в трубке в самом деле поддерживается атмосферным давлением.

Если измерить атмосферное давление на разных высотах, то получим такие результаты.

Наблюдая ежедневно за высотой ртутного столба в трубке, можно заметить, что она изменяется: то увеличивается, то уменьшается. Существованием атмосферного давления можно объяснить много явлений. На рисунке 114 изображена стеклянная трубка, внутри которой имеется поршень, плотно прилегающий к её стенкам. Конец трубки опущен в воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода. Между поршнем и водой вследствие поднятия поршня образуется безвоздушное пространство, в котором нет давления атмосферы. В это пространство под давлением внешнего воздуха и входит за поршнем вода. Данное явление используют в работе шприца, водяного насоса.

Опыт 1. Возьмём цилиндрический сосуд, закрытый пробкой, через которую пропущена трубку с краном Выкачаем из неё воздух, закроем кран, трубку опустим в воду и откроем кран. Поскольку атмосферное давление больше давления в сосуде, то под его действием вода будет бить фонтаном внутри сосуда (рис. 115).

Опыт 2. Нальём в стакан воды и накроем его листом бумаги, немного большим диаметра стакана. Держа стакан за нижнюю часть, прижмём бумагу к краям стакана ладонью и перевернём его кверху дном, убрав затем руку от бумаги (рис. 116).

Удивительно, но вода будет удерживаться в стакане и листок останется на месте — почему? Дело в том, что давление атмосферы на бумагу больше, чем давление столба воды в стакане.

Наблюдение. Влияние атмосферного давления весьма заметно проявляется во время ходьбы по вязкой почве (засасывающее действие трясины). При подъёме ноги под ней образуется разрежённое пространство, и вследствие присасывания нога тянет за собой тяжёлую трясину (как поршень — жидкость в насосе).

Благодаря давлению атмосферного воздуха работают присоски для крепления предметов на гладких плоских поверхностях. Если вытеснить воздух под присоской, то она прижмётся силой давления атмосферы, и чтобы её оторвать, нужно приложить довольно большое усилие (рис. 117).

Результаты простых вычислений показывают, что сила давления атмосферы на поверхность обычной тетради равна 3000 Н. Почему же вы так легко можете поднять тетрадь? Дело в том, что силы давления воздуха зверху и снизу тетради уравновешиваются, и при подъёме вам приходится преодолевать лишь вес самой тетради.

Для измерения атмосферного давления используют ртутный барометр, барометр-анероид и барограф.

Если трубку, подобную той, что использовал в своём опыте Торричелли, снабдить шкалой, то получим простейший прибор для измерения атмосферного давления — ртутный барометр (от греческих слов барос — вес, тяжесть; метрео — измеряю) (рис. 118).

Барометр-анероид (от греческих слов: барос, метрео, анероид) изображён на рисунке 119. Основная часть прибора — круглые гофрированные металлические коробочки, соединённые между собой. Внутри коробок создано разряжение (давление в коробках ниже атмосферного). С увеличением атмосферного давления коробки сжимаются и тянут прикреплённую к ним пружину. Перемещение конца пружины через специальные устройства передаётся стрелке, а её указатель движется вдоль шкалы. Против штрихов шкалы нанесены значения атмосферного давления. Например, если стрелка останавливается напротив отметки 750, то это значит, что атмосферное давление равно 750 мм рт. ст. При уменьшении давления стенки коробочек расходятся, растяжение пружины уменьшается, и стрелка движется в сторону уменьшения значений давления.

Барометр-анероид — это один из основных приборов, который используют метеорологи для составления прогнозов погоды на ближайшие дни, так как её изменение зависит от изменения атмосферного давления.

Для автоматической и непрерывной записи изменений атмосферного давления используют барограф (от греческих слов барос; графо — пишу). Кроме металлических гофрированных коробочек в этом приборе есть механизм для движения бумажной ленты, на которой нанесены сетка значений давления и дни недели (рис. 120). По таким лентам можно выяснить, как изменялось атмосферное давление в течение любой недели.

Кстати:

Вывод о существовании атмосферного давления независимо от Э. Торричелли сделал немецкий физик Отто фон Герике (1602-1686). Откачивая воздух из тонкостенного металлического шара, от увидел, что шар сплющился. Анализируя причины сплющивания шара, он понял, что оно произошло под действием давления окружающей среды.

Открыв атмосферное давление. Герике построил перед фасадом своего дома в г. Магдебурге водяной барометр, в котором на поверхности жидкости плавала фигурка человека, указывающая на деления, нанесённые на стекле. • В 1654 г Герике, желая убедить всех в существовании атмосферного давления, выполнил знаменитый опыт с «магде-бургскими полушариями». На демонстрации опыта присутствовали члены Регенсбургского рейхстага и император Фердинанд III. В их присутствии из полости между двумя составленными вместе металлическими полушариями выкачали воздух. При этом силы атмосферного давления так крепко прижали эти полушария одно к другому, что их не смогли разъединить восемь пар лошадей (рис. 121).

В природе существует более 400 растений-барометров. Цветочный барометр можно найти и на огороде. Это маленькая ветвистая трава-мокрец. По её мелким белым цветкам можно предсказывать погоду в течение всего лета: если утром венчики не раскрываются — днем будет дождь.

• Заказать решение задач по физике

Атмосферное давление и опыт Торричелли

Атмосфера Земли — это смесь различных газов, удерживающихся возле планеты благодаря действию силы тяжести на их молекулы, которые одновременно и беспрерывно двигаются, создавая давление. Это давление называют атмосферным.

Доказать существование атмосферного давления можно при помощи простых опытов.

Какие последствия действия атмосферного давления

Если взять трубку с поршнем, опустить ее одним концом в сосуд с водой и поднимать поршень вверх, то вода будет подниматься вслед за поршнем (рис. 102). Это возможно только тогда, когда давление воды в сосуде будет больше, чем под поршнем. За счет весового давления вода не сможет подниматься, так как уровень воды под поршнем выше, чем в сосуде, а поэтому и его давление больше. Вода должна вылиться обратно в сосуд. Следовательно, на жидкость в сосуде действует дополнительное давление, значение которого больше давления жидкости столба воды под поршнем. Это давление создают молекулы атмосферного воздуха. Действуя на свободную поверхность воды, атмосферное давление согласно закону Паскаля передается во всех направлениях одинаково.

Так как под поршнем воздуха нет, то вода будет заходить в трубку под действием неуравновешенного давления.

Каково значение атмосферного давления

Значение атмосферного давления достаточно большое. Убедиться в этом можно на многих опытах.

Возьмем два полых полушария, имеющие хорошо отшлифованные поверхности сечений. В одной из них есть специальный штуцер с краном, через который можно откачивать воздух.

Подвесим к штативу одно из полушарий, присоединим к нему снизу другое и начнем откачивать насосом через кран воздух из полости. Нижнее полушарие крепко прижмется к верхнему. Это возможно только тогда, когда давление в полости шара будет меньше давления снаружи.

В результате действия воздушного насоса, который откачивает воздух, давление в полости полушарий уменьшится, а наружное давление останется без изменений. Поэтому нижнее полушарие плотно прижмется к верхнему.    ЮЗ

О значении силы при некотором уменьшении давления в шаре можно судить по массе груза, который может удерживаться, если его подвесить к нижнему полушарию. Если же открыть кран и в полость шара зайдет воздух, то нижнее полушарие вместе с грузом отпадет.

Как начали исследовать атмосферное давление

Подобный опыт провел и описал в 1654 г. немецкий физик, бургомистр города Магдебург а Отто Герике.

Отто Герике (1602-1686) — немецкий физик, который экспериментально изучал атмосферное давление. С помощью «магдебургских полушарий» он продемонстрировал действие атмосферного давления. Изучал также электрические явления, объяснил природу трения. Сконструировал первую электрическую машину.

Это событие осталось в истории науки благодаря образной гравюре того времени (рис. 103).

В современном производстве используют множество приспособлений, основанных на действии атмосферного давления. Для расчетов результатов их работы нужно знать значение атмосферного давления.

Способ измерения атмосферного давления впервые предложил итальянский ученый Эванджелиста Торричелли.

 Эванджелиста Торричелли (1608-1647) — итальянский ученый. Первым измерил атмосферное давление с помощью сконструированного им ртутного барометра. Доказал, что высота ртутного столба барометра равна примерно высоты водяного столба.

Он установил, что если закрытую с одной стороны трубку заполнить полностью ртутью, перевернуть ее и опустить в сосуд с ртутью, то выльется только часть этой ртути (рис. 104). Высота столба ртути в его опытах была примерно 760 мм. Результаты опыта дали возможность сделать вывод, что давление ртутного столба уравновешивается атмосферным давлением, которое действует на свободную поверхность ртути в сосуде. Атмосферное давление при таких условиях называют нормальным. С того времени в науку была введена единица измерения атмосферного давления — миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.).

Как рассчитать атмосферное давление

Выразим значение давления столба ртути высотой 760 мм (нормальное) в системных единицах измерения давления паскалях. Из предыдущих параграфов известно, что давление жидкости рассчитывается по формуле:

Учитывая, что плотность ртути получаем