Din chiar conceptul de „presiune atmosferică” rezultă că aerul trebuie să aibă greutate, altfel nu ar putea pune presiune pe nimic. Dar nu observăm acest lucru, ni se pare că aerul este lipsit de greutate. Înainte de a vorbi despre presiunea atmosferică, trebuie să dovediți că aerul are greutate, trebuie să îl cântăriți cumva. Cum să o facă? Vom lua în considerare greutatea aerului și presiunea atmosferică în detaliu în articol, studiindu-le cu ajutorul experimentelor.
Experiență
Vom cântări aerul într-un vas de sticlă. Intră în recipient printr-un tub de cauciuc în gât. Supapa închide furtunul astfel încât să nu intre aer în el. Scoatem aerul din vas folosind o pompă de vid. Interesant, pe măsură ce pomparea progresează, sunetul pompei se schimbă. Cu cât rămâne mai puțin aer în balon, cu atât pompa funcționează mai silențioasă. Cu cât pompăm aerul mai mult, cu atât presiunea din vas devine mai mică.
Când tot aerul este îndepărtat,închideți robinetul, prindeți furtunul pentru a bloca alimentarea cu aer. Se cântărește balonul fără aer, apoi se deschide robinetul. Aerul va intra cu un fluier caracteristic, iar greutatea acestuia se va adăuga la greutatea balonului.
Așezați mai întâi un vas gol cu un robinet închis pe balanță. Există un vid în interiorul recipientului, să-l cântărim. Să deschidem robinetul, aerul va intra înăuntru și cântărim din nou conținutul balonului. Diferența dintre greutatea balonului umplut și cel gol va fi masa de aer. Este simplu.
Greutatea aerului și presiunea atmosferică
Acum să trecem la rezolvarea următoarei probleme. Pentru a calcula densitatea aerului, trebuie să-i împărțiți masa în volum. Volumul balonului este cunoscut deoarece este marcat pe partea laterală a balonului. ρ=maer /V. Trebuie să spun că pentru a obține așa-zisul vid în alt, adică absența completă a aerului în vas, ai nevoie de mult timp. Dacă balonul are 1,2 L, este aproximativ o jumătate de oră.
Am aflat că aerul are masă. Pământul îl trage și, prin urmare, asupra lui acționează forța gravitației. Aerul împinge în jos pe pământ cu o forță egală cu greutatea aerului. Prin urmare, presiunea atmosferică există. Se manifestă în diverse experimente. Să facem una dintre acestea.
Experiment cu seringa
Luați o seringă goală de care este atașat un tub flexibil. Coborâți pistonul seringii și scufundați furtunul într-un recipient cu apă. Trageți pistonul în sus și apa va începe să se ridice prin tub, umplând seringa. De ce apa, care este trasă în jos de gravitație, se ridică în continuare în spatele pistonului?
În vas, este afectat de sus în josPresiunea atmosferică. Să-l notăm Patm. Conform legii lui Pascal, presiunea exercitată de atmosferă pe suprafața unui lichid se transmite neschimbată. Se răspândește în toate punctele, ceea ce înseamnă că există și presiune atmosferică în interiorul tubului și există un vid (spațiu fără aer) în seringă deasupra stratului de apă, adică P \u003d 0. Deci, se dovedește că presiunea atmosferică apasă de jos, dar nu există presiune deasupra pistonului, deoarece acolo este gol. Din cauza diferenței de presiune, apa intră în seringă.
Experimentați cu mercur
Greutatea aerului și presiunea barometrică - cât de mari sunt? Poate e ceva ce poate fi neglijat? La urma urmei, un metru cub de fier are o masă de 7600 kg, iar un metru cub de aer - doar 1,3 kg. Pentru a înțelege, să modificăm experimentul pe care tocmai l-am efectuat. În loc de seringă, luați o sticlă închisă cu un dop cu tub. Conectați tubul la pompă și începeți să pompați aer.
Spre deosebire de experiența anterioară, creăm un vid nu sub piston, ci în întregul volum al sticlei. Opriți pompa și, în același timp, coborâți tubul sticlei într-un recipient cu apă. Vom vedea cum apa a umplut sticla prin tub în doar câteva secunde cu un sunet caracteristic. Viteza mare cu care ea „a izbucnit” în sticlă indică faptul că presiunea atmosferică este o valoare destul de mare. Experiența o dovedește.
Pentru prima dată a măsurat presiunea atmosferică, greutatea aerului, savantul italian Torricelli. A avut o astfel de experiență. Am luat un tub de sticla de putin peste 1 m lungime, sigilat la un capat. L-am umplut cu mercur până la refuz. DupăApoi a luat un vas cu mercur, i-a ciupit capătul deschis cu degetul, a răsturnat tubul și l-a scufundat într-un recipient. Dacă nu ar exista presiunea atmosferică, atunci tot mercurul s-ar fi revărsat, dar acest lucru nu s-a întâmplat. S-a revărsat parțial, nivelul de mercur s-a stabilit la o înălțime de 760 mm.
S-a întâmplat pentru că atmosfera a apăsat pe mercurul din recipient. Din acest motiv, în experimentele noastre anterioare, apa a fost introdusă în tub, motiv pentru care apa a urmat seringii. Dar în aceste două experimente, am luat apă, a cărei densitate este scăzută. Mercurul are o densitate mare, astfel încât presiunea atmosferică a putut ridica mercurul, dar nu până în vârf, ci doar cu 760 mm.
Conform legii lui Pascal, presiunea exercitată asupra mercurului este transmisă în toate punctele acestuia neschimbată. Aceasta înseamnă că există și presiune atmosferică în interiorul tubului. Dar, pe de altă parte, această presiune este echilibrată de presiunea coloanei de lichid. Să notăm înălțimea coloanei de mercur cu h. Putem spune că presiunea atmosferică acționează de jos în sus, iar presiunea hidrostatică acționează de sus în jos. Restul de 240 mm este gol. Apropo, acest vid se mai numește și golul Torricelli.
Formulă și calcule
Presiunea atmosferică Patm este egală cu presiunea hidrostatică și se calculează prin formula ρptgh. ρrt=13600 kg/m3. g=9,8 N/kg. h=0,76 m. Patm=101,3 kPa. Aceasta este o cantitate destul de mare. O foaie de hârtie situată pe o masă produce o presiune de 1 Pa, iar presiunea atmosferică este de 100.000 de pascali. Se pare că trebuie să pui100.000 de coli de hârtie una peste alta pentru a produce o asemenea presiune. Curios, nu-i așa? Presiunea atmosferică și greutatea aerului sunt foarte mari, așa că apa a fost împinsă în sticlă cu o asemenea forță în timpul experimentului.
