Mula sa mismong konsepto ng "atmospheric pressure" ito ay sumusunod na ang hangin ay dapat may bigat, kung hindi, hindi ito makapaglalagay ng presyon sa anuman. Ngunit hindi namin napapansin ito, tila sa amin na ang hangin ay walang timbang. Bago pag-usapan ang tungkol sa presyur sa atmospera, kailangan mong patunayan na ang hangin ay may timbang, kailangan mong timbangin ito kahit papaano. Paano ito gagawin? Isasaalang-alang namin nang detalyado ang bigat ng hangin at presyon ng atmospera sa artikulo, pag-aaralan ang mga ito sa tulong ng mga eksperimento.
Karanasan
Titimbangin natin ang hangin sa isang sisidlang salamin. Ito ay pumapasok sa lalagyan sa pamamagitan ng isang goma na tubo sa leeg. Isinasara ng balbula ang hose upang walang hangin na pumasok dito. Inaalis namin ang hangin mula sa sisidlan gamit ang isang vacuum pump. Kapansin-pansin, habang umuusad ang pumping, nagbabago ang tunog ng pump. Ang mas kaunting hangin ay nananatili sa prasko, mas tahimik ang pagtakbo ng bomba. Habang tumatagal ang pagbomba namin ng hangin, bumababa ang presyon sa sisidlan.
Kapag naalis ang lahat ng hangin,isara ang gripo, kurutin ang hose upang harangan ang suplay ng hangin. Timbangin ang prasko nang walang hangin, pagkatapos ay buksan ang gripo. Papasok ang hangin na may katangiang sipol, at ang bigat nito ay idadagdag sa bigat ng prasko.
Unang ilagay ang isang walang laman na sisidlan na may saradong gripo sa balanse. May vacuum sa loob ng lalagyan, timbangin natin. Buksan natin ang gripo, papasok ang hangin sa loob, at timbangin muli ang laman ng prasko. Ang pagkakaiba sa pagitan ng bigat ng napuno at walang laman na prasko ay ang masa ng hangin. Simple lang.
Timbang ng hangin at presyon ng atmospera
Ngayon, magpatuloy tayo sa paglutas sa susunod na problema. Upang makalkula ang density ng hangin, kailangan mong hatiin ang masa nito sa dami. Ang dami ng prasko ay kilala dahil ito ay may marka sa gilid ng prasko. ρ=mair /V. Dapat kong sabihin na upang makuha ang tinatawag na mataas na vacuum, iyon ay, ang kumpletong kawalan ng hangin sa sisidlan, kailangan mo ng maraming oras. Kung ang flask ay 1.2L, ito ay halos kalahating oras.
Nalaman namin na may masa ang hangin. Hinihila ito ng lupa, at samakatuwid ay kumikilos dito ang puwersa ng grabidad. Ang hangin ay tumutulak pababa sa lupa na may puwersang katumbas ng bigat ng hangin. Ang presyon ng atmospera, samakatuwid, ay umiiral. Ito ay nagpapakita ng sarili sa iba't ibang mga eksperimento. Gawin natin ang isa sa mga ito.
Eksperimento ng syringe
Kumuha ng walang laman na syringe kung saan nakakabit ang isang flexible tube. Ibaba ang plunger ng syringe at isawsaw ang hose sa isang lalagyan ng tubig. Hilahin ang plunger pataas, at ang tubig ay magsisimulang tumaas sa tubo, na pupunuin ang hiringgilya. Bakit tumataas pa rin ang tubig, na hinihila pababa ng gravity, sa likod ng piston?
Sa sisidlan, ito ay apektado mula sa itaas hanggang sa ibabaPresyon ng atmospera. Tukuyin natin itong Patm. Ayon sa batas ni Pascal, ang presyon na ibinibigay ng atmospera sa ibabaw ng isang likido ay hindi nagbabago. Kumakalat ito sa lahat ng mga punto, na nangangahulugan na mayroon ding presyon ng atmospera sa loob ng tubo, at mayroong isang vacuum (airless space) sa syringe sa itaas ng layer ng tubig, i.e. P \u003d 0. Kaya lumalabas na ang presyon ng atmospera ay pumipindot sa tubig mula sa ibaba, ngunit walang presyon sa itaas ng piston, dahil mayroong kawalan ng laman doon. Dahil sa pagkakaiba ng pressure, pumapasok ang tubig sa syringe.
Eksperimento sa mercury
Timbang ng hangin at barometric pressure - gaano sila kalaki? Baka ito ay isang bagay na maaaring pabayaan? Pagkatapos ng lahat, ang isang metro kubiko ng bakal ay may masa na 7600 kg, at isang metro kubiko ng hangin - 1.3 kg lamang. Para maunawaan, baguhin natin ang eksperimento na kakagawa lang natin. Sa halip na isang hiringgilya, kumuha ng bote na sarado na may tapon na may tubo. Ikonekta ang tubo sa pump at simulan ang pagbomba ng hangin.
Hindi tulad ng nakaraang karanasan, gumagawa kami ng vacuum hindi sa ilalim ng piston, ngunit sa buong volume ng bote. I-off ang pump at sabay ibaba ang tubo ng bote sa isang lalagyan ng tubig. Makikita natin kung paano napuno ng tubig ang bote sa pamamagitan ng tubo sa loob lamang ng ilang segundo na may katangiang tunog. Ang mataas na bilis kung saan siya "pumutok" sa bote ay nagpapahiwatig na ang presyon ng atmospera ay medyo malaking halaga. Pinatunayan ito ng karanasan.
Sa unang pagkakataon ay sinukat ang atmospheric pressure, ang bigat ng hangin na Italyano na siyentipikong si Torricelli. Nagkaroon siya ng ganoong karanasan. Kumuha ako ng glass tube na mahigit 1 m ang haba, tinatakan sa isang dulo. Napuno ito ng mercury hanggang sa labi. PagkataposPagkatapos ay kumuha siya ng sisidlan na may mercury, kinurot ang nakabukas na dulo nito gamit ang kanyang daliri, pinaikot ang tubo at inilubog sa isang lalagyan. Kung walang presyur sa atmospera, kung gayon ang lahat ng mercury ay ibubuhos, ngunit hindi ito nangyari. Bahagyang bumuhos ito, ang antas ng mercury ay tumira sa taas na 760 mm.
Nangyari ito dahil diniin ng atmospera ang mercury sa lalagyan. Ito ay para sa kadahilanang ito na sa aming mga nakaraang eksperimento, ang tubig ay hinihimok sa tubo, kung kaya't ang tubig ay sumunod sa syringe. Ngunit sa dalawang eksperimento na ito, kumuha kami ng tubig, na mababa ang density nito. May mataas na density ang Mercury, kaya nagawang itaas ng atmospheric pressure ang mercury, ngunit hindi sa pinakatuktok, ngunit sa pamamagitan lamang ng 760 mm.
Ayon sa batas ni Pascal, ang pressure na ibinibigay sa mercury ay ipinapadala sa lahat ng mga punto nito nang hindi nagbabago. Nangangahulugan ito na mayroon ding atmospheric pressure sa loob ng tubo. Ngunit sa kabilang banda, ang presyon na ito ay balanse ng presyon ng likidong haligi. Tukuyin natin ang taas ng haligi ng mercury bilang h. Masasabi nating kumikilos ang atmospheric pressure mula sa ibaba hanggang sa itaas, at ang hydrostatic pressure ay kumikilos mula sa itaas hanggang sa ibaba. Ang natitirang 240 mm ay walang laman. Siyanga pala, ang vacuum na ito ay tinatawag ding Torricelli void.
Formula at mga kalkulasyon
Angatmospheric pressure Patm ay katumbas ng hydrostatic pressure at kinakalkula ng formula na ρptgh. ρrt=13600 kg/m3. g=9.8 N/kg. h=0.76 m. Patm=101.3 kPa. Ito ay isang medyo malaking halaga. Ang isang sheet ng papel na nakahiga sa isang mesa ay gumagawa ng isang presyon ng 1 Pa, at ang presyon ng atmospera ay 100,000 pascals. Ito ay lumiliko na kailangan mong ilagay100,000 mga sheet ng papel isa sa ibabaw ng isa upang makabuo ng naturang presyon. Nagtataka, hindi ba? Ang presyon ng atmospera at bigat ng hangin ay napakataas, kaya ang tubig ay itinulak sa bote nang napakalakas sa panahon ng eksperimento.
