Ang Atmosphere ay isang gas cloud na pumapalibot sa Earth. Ang bigat ng hangin, ang taas na lumampas sa 900 km, ay may malakas na epekto sa mga naninirahan sa ating planeta. Hindi namin ito nararamdaman, kumukuha ng buhay sa ilalim ng karagatan ng hangin bilang isang bagay ng kurso. Ang isang tao ay nakakaramdam ng kakulangan sa ginhawa kapag umaakyat sa mataas na bundok. Ang kakulangan ng oxygen ay nagdudulot ng mabilis na pagkapagod. Kasabay nito, malaki ang pagbabago ng atmospheric pressure.
Ang Physics ay tumatalakay sa atmospheric pressure, mga pagbabago nito at ang epekto sa ibabaw ng Earth.
Sa kurso ng pisika sa mataas na paaralan, binibigyang pansin ang pag-aaral ng pagkilos ng atmospera. Ang mga tampok ng kahulugan, pag-asa sa taas, impluwensya sa mga prosesong nagaganap sa pang-araw-araw na buhay o sa kalikasan, ay ipinaliwanag batay sa kaalaman tungkol sa pagkilos ng atmospera.
Kailan magsisimulang mag-aral ang mga tao ng atmospheric pressure? Baitang 6 - oras upang maging pamilyar sa mga kakaibang katangian ng kapaligiran. Nagpapatuloy ang prosesong ito sa mga espesyal na klase sa high school.
Kasaysayan ng pag-aaral
Ang mga unang pagtatangka na magtatag ng presyon ng hangin sa atmospera ay ginawa noong 1643 sa mungkahi ng Italian EvangelistTorricelli. Ang isang glass tube na selyadong sa isang dulo ay napuno ng mercury. Ang pagkakaroon ng sarado sa kabilang panig, ito ay ibinaba sa mercury. Sa itaas na bahagi ng tubo, dahil sa bahagyang pag-agos ng mercury, nabuo ang isang bakanteng espasyo, na nakatanggap ng sumusunod na pangalan: “Torricellian void”.
Sa panahong ito, nangibabaw ang teorya ni Aristotle sa natural na agham, na naniniwala na "ang kalikasan ay natatakot sa kawalan ng laman." Ayon sa kanyang mga pananaw, maaaring walang bakanteng espasyo na hindi napupuno ng bagay. Samakatuwid, sa mahabang panahon sinubukan nilang ipaliwanag ang pagkakaroon ng kawalan ng laman sa isang glass tube na may iba pang mga bagay.
Walang duda na ito ay isang bakanteng espasyo, hindi ito maaaring punan ng kahit ano, dahil sa simula ng eksperimento ay ganap na napuno ng mercury ang silindro. At, sa pag-agos palabas, hindi pinahintulutan ng iba pang mga sangkap na punan ang bakanteng lugar. Ngunit bakit hindi ibuhos ang lahat ng mercury sa sisidlan, dahil wala ring mga hadlang dito? Ang konklusyon ay nagmumungkahi mismo: ang mercury sa tubo, tulad ng sa pakikipag-usap sa mga sisidlan, ay lumilikha ng parehong presyon sa mercury sa sisidlan bilang isang bagay mula sa labas. Sa parehong antas, tanging ang atmospera lamang ang nakikipag-ugnayan sa ibabaw ng mercury. Ang presyon niya ang pumipigil sa pagbuhos ng sangkap sa ilalim ng impluwensya ng grabidad. Ang gas ay kilala na lumikha ng parehong aksyon sa lahat ng direksyon. Nakakaapekto ito sa ibabaw ng mercury sa sisidlan.
Ang taas ng mercury cylinder ay humigit-kumulang 76 cm. Napansin na ang indicator na ito ay nag-iiba sa paglipas ng panahon, samakatuwid, ang atmospheric pressure ay nagbabago. Maaari itong masukat sa cm ng mercury.column (o sa millimeters).
Aling mga unit ang gagamitin?
Ang internasyonal na sistema ng mga yunit ay pang-internasyonal, kaya hindi ito kasama sa paggamit ng millimeters ng mercury. Art. kapag tinutukoy ang presyon. Ang yunit ng atmospheric pressure ay nakatakda sa parehong paraan tulad ng nangyayari sa mga solid at likido. Ang pagsukat ng presyon sa pascals ay tinatanggap sa SI.
Para sa 1 Pa, kinukuha ang naturang pressure na nalilikha ng puwersa na 1 N bawat lugar na 1 m2.
Tukuyin kung paano nauugnay ang mga yunit ng sukat. Ang presyon ng likidong haligi ay itinakda ayon sa sumusunod na formula: p=ρgh. Mercury density ρ=13600 kg/m3. Kumuha tayo ng column ng mercury na 760 millimeters ang haba bilang reference point. Mula dito:
r=13600 kg/m3×9.83 N/kg×0.76 m=101292.8 Pa
Upang itala ang atmospheric pressure sa pascals, isaalang-alang ang: 1 mm Hg.=133.3 Pa.
Halimbawa ng paglutas ng problema
Tukuyin ang puwersa kung saan kumikilos ang atmospera sa ibabaw ng bubong na may sukat na 10x20 m. Ang presyon ng atmospera ay ipinapalagay na 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Pagsusuri
Upang matukoy ang puwersa ng pagkilos, dapat mong itakda ang atmospheric pressure sa pascals. Isinasaalang-alang ang katotohanan na ang 1 milimetro Hg. katumbas ng 133.3 Pa, mayroon kaming sumusunod: p=98642 Pa.
Desisyon
Gamitin ang formula para sa pagtukoy ng presyon:
p=F/s, Dahil hindi ibinigay ang lugar ng bubong, ipagpalagay natin na ito ay isang parihaba. Ang lugar ng figure na ito ay tinutukoy ng formula:
s=ab.
Palitan ang halaga ng lugar saformula ng pagkalkula:
p=F/(ab), mula saan:
F=pab.
Kalkulahin: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1.97 MN.
Sagot: ang pressure force ng atmosphere sa bubong ng bahay ay 1.97 MN.
Mga paraan ng pagsukat
Maaaring gawin ang eksperimental na pagtukoy ng atmospheric pressure gamit ang isang column ng mercury. Kung aayusin mo ang sukat sa tabi nito, magiging posible na ayusin ang mga pagbabago. Ito ang pinakasimpleng mercury barometer.
Si Evangelista Torricelli ang nagulat nang mapansin ang mga pagbabago sa pagkilos ng atmospera, na nag-uugnay sa prosesong ito sa init at lamig.
Ang atmospheric pressure sa sea surface level sa 0 degrees Celsius ay tinawag na optimal. Ang halagang ito ay 760 mmHg. Ang normal na atmospheric pressure sa pascals ay itinuturing na katumbas ng 105 Pa.
Alam na ang mercury ay lubos na nakakapinsala sa kalusugan ng tao. Bilang resulta, hindi magagamit ang mga bukas na mercury barometer. Ang iba pang mga likido ay hindi gaanong siksik, kaya ang tubo na puno ng likido ay dapat na may sapat na haba.
Halimbawa, ang water column na ginawa ni Blaise Pascal ay dapat na humigit-kumulang 10 m ang taas. Halata ang abala.
Liquidless barometer
Ang isang kahanga-hangang hakbang pasulong ay ang ideya ng paglayo sa likido kapag gumagawa ng mga barometer. Ang kakayahang gumawa ng isang aparato para sa pagtukoy ng presyon ng atmospera ay ipinapatupad sa mga aneroid barometer.
Ang pangunahing bahagi ng metrong ito ay patagkahon kung saan binubomba palabas ang hangin. Upang hindi ito mapiga ng atmospera, ang ibabaw ay ginawang corrugated. Ang kahon ay konektado sa pamamagitan ng isang sistema ng mga bukal sa isang arrow na nagpapahiwatig ng halaga ng presyon sa sukat. Ang huli ay maaaring magtapos sa anumang mga yunit. Maaaring masukat ang atmospheric pressure sa mga pascals na may naaangkop na sukatan ng pagsukat.
Taas ng elevator at presyon ng atmospera
Ang pagbabago sa density ng atmospera habang tumataas ka ay humahantong sa pagbaba ng presyon. Ang inhomogeneity ng gas envelope ay hindi nagpapahintulot sa pagpapakilala ng isang linear na batas ng pagbabago, dahil ang antas ng pagbaba ng presyon ay bumababa sa pagtaas ng taas. Sa ibabaw ng Earth, habang ito ay tumataas, sa bawat 12 metro, ang epekto ng atmospera ay bumaba ng 1 mm Hg. Art. Sa troposphere, nangyayari ang isang katulad na pagbabago tuwing 10.5 metro.
Malapit sa ibabaw ng Earth, sa taas ng isang sasakyang panghimpapawid, maaaring matukoy ng aneroid na may espesyal na sukat ang altitude sa pamamagitan ng atmospheric pressure. Ang device na ito ay tinatawag na altimeter.
Ang isang espesyal na device sa ibabaw ng Earth ay nagbibigay-daan sa iyong itakda ang altimeter sa zero, upang magamit mo ito sa ibang pagkakataon upang matukoy ang taas ng pag-akyat.
Halimbawa ng paglutas ng problema
Sa paanan ng bundok, nagpakita ang barometer ng atmospheric pressure na 756 millimeters ng mercury. Ano ang magiging halaga sa taas na 2500 metro sa ibabaw ng antas ng dagat? Kinakailangang itala ang atmospheric pressure sa pascals.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Desisyon
Upang matukoy ang pagbabasa ng barometer sa taas H, isinasaalang-alang namin iyonbumababa ang presyon ng 1 mm Hg. bawat 12 metro. Samakatuwid:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, mula sa:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
Upang itala ang nakuhang atmospheric pressure sa pascals, gawin ang sumusunod:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Sagot: 72619 Pa.
Atmospheric pressure at lagay ng panahon
Ang paggalaw ng air atmospheric layers malapit sa ibabaw ng Earth at ang hindi pare-parehong pag-init ng hangin sa iba't ibang lugar ay humahantong sa mga pagbabago sa lagay ng panahon sa lahat ng bahagi ng planeta.
Ang presyon ay maaaring mag-iba ng 20-35mmHg. sa mahabang panahon at sa pamamagitan ng 2-4 millimeters ng mercury. sa araw. Ang isang malusog na tao ay hindi nakakakita ng mga pagbabago sa indicator na ito.
Ang presyur sa atmospera, ang halaga nito ay mas mababa sa normal at kadalasang nagbabago, ay nagpapahiwatig ng isang bagyo na sumaklaw sa isang partikular na bagyo. Kadalasan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinasamahan ng pag-ulap at pag-ulan.
Ang mababang presyon ay hindi palaging senyales ng maulan na panahon. Ang masamang panahon ay higit na nakadepende sa unti-unting pagbaba ng indicator na pinag-uusapan.
Isang matalim na pagbaba ng presyon sa 74 sentimetro Hg. at sa ibaba nito ay nagbabanta ng bagyo, mga pag-ulan na magpapatuloy kahit na nagsisimula nang tumaas ang indicator.
Ang pagbabago sa lagay ng panahon para sa mas mahusay ay makikilala sa pamamagitan ng mga sumusunod na palatandaan:
- pagkatapos ng mahabang panahon ng masamang panahon, may unti-unti at tuluy-tuloy na pagtaas ng atmospheric pressure;
- tumataas ang presyon sa maulap na slushy na panahon;
- sa panahon ng hanging habagat, tumataas ang tinutukoy na indicator sa loob ng ilang sunod-sunod na araw;
- ang pagtaas ng atmospheric pressure sa panahon ng mahangin na panahon ay tanda ng komportableng panahon.
