Ako je indikovaný tlak vzduchu. Ako sa meria. Experiment

Atmosférický tlak je sila, ktorou vzduch tlačí na zem, človeka a všetko, čo ho obklopuje. Článok vám povie, ako. sila tlaku vzduchu sa prvýkrát ukázala v XVII storočí pomocou experimentu. Je to veľmi zaujímavé! Zistíme, ako je indikovaný atmosférický tlak a ako sa meria.

Otto von Guericke Experience

Svet zistil, aký veľký je atmosférický tlak v roku 1654. Stalo sa to vďaka starostovi Magdeburgu (Nemecko) Otto von Guericke. Preukázal skúsenosti s takzvanými magdeburskými hemisférami. Potom sa nehovorilo o tom, ako je indikovaný tlak vzduchu, pretože ešte nevedeli, ako ho merať. Ako vyzerajú hemisféry, môžete vidieť na fotografii z Magdeburského múzea.

Jedná sa o dve bronzové hemisféry, jedna z nich je pevná a v druhej je diera. Medzi hemisféry bolo kvôli tesnosti umiestnené Naolejované kožené tesnenie. a vzduch bol čerpaný z hemisfér cez otvor. Je zaujímavé, že sám Guericke o štyri roky skôr, v roku 1650., vynašiel vákuové čerpadlo. Je tiež zachytený na fotografii. Keď bol vzduch odčerpaný, hemisféry boli stlačené atmosférickým tlakom. Na ich vzájomné odpojenie bola použitá ťažná sila koní.

Experimentujte s magdeburskými hemisférami

Predtým, ako zistíme, ako je indikovaný atmosférický tlak, vykonáme experiment. Použijeme na to model hemisfér Magdeburg. Pripevnite vákuovú pumpu k otvoru pologule pomocou gumovej hadice. Zapnite ho, otvorte kohútik na jednej z hemisfér. Tlak v priestore medzi nimi sa zníži. V dôsledku toho sa sila pôsobiaca na hemisféry zvnútra znižuje a sila pôsobiaca zvonku sa zvyšuje.

Počas čerpania vzduchu nie je možné oddeliť hemisféry, pretože sú tesne vedľa seba. Vypnite čerpadlo, odpojte gumovú hadicu. Vzduch začne vstupovať do priestoru medzi hemisférami. Potom sa ľahko rozdelia.

Aké písmeno označuje tlak vzduchu

Pokúsme sa vypočítať silu, ktorá stlačila hemisféry. Keď odčerpávame vzduch, na hemisféry pôsobí iba sila atmosférického tlaku. Stláča hemisféry a smeruje z vnútorných stien dutých gúľ do stredu priestoru medzi nimi. Priemer hemisfér (d) v Guericke bol 35,5 cm.

Na základe skutočnosti, že sme nemohli oddeliť hemisféry, je zrejmé, že tlaková sila je veľmi veľká. Ani osem koní na každej strane nedokázalo tieto hemisféry zlomiť. Tu je rytina, ktorá ilustruje skúsenosti Otta von Guerickeho.

Aké písmeno označuje tlak? Písmeno P. Normálny atmosférický tlak (P_Bankomat) sa rovná 100 kilopascalom (kPa). Takáto sila pôsobí na každú časť hemisféry. Tlaková sila F sa rovná súčinu atmosférického tlaku v oblasti hemisférického prierezu S.

S=π * d²/4. F=100*10³ Pa * 3,14*(0,355 m)²/ 4≈10 kN (kilonewtonov). Toto je hmotnosť nákladu s hmotnosťou jednej tony, takže kone nemohli tieto hemisféry zlomiť.

Barometer

Vieme, ako je indikovaný atmosférický tlak a ako sa meria? Barometer, ktorý vynašiel taliansky Torricelli v prvej polovici XVII., storočia, mal nevýhody. Dalo sa to ľahko zlomiť, bolo naplnené jedovatou ortuťou, ale chcel som ju vziať na rôzne miesta, aby som predpovedal počasie.

Bolo potrebné prísť so zariadením bez sklenenej trubice,. teda. nelikvidné. Takýto barometer bol vynájdený až o dvesto rokov neskôr a bol nazývaný aneroid. Toto slovo v preklade do ruštiny znamená bez tekutín. Pozrime sa, čo je aneroidný barometer.

Toto je malé zariadenie. Na rozdiel od metrovej ortuťovej trubice Torricelli ju môžete ľahko nosiť kdekoľvek. Čo je v ňom? Pozrime sa na barometer v demontovanej podobe.

Ako je v ňom uvedený tlak? Zariadenie má mierku podobnú ciferníku. Tlak v kilopascaloch je označený šípkou. Za ciferníkom vidíme tri sploštené škatule. Vzduch sa z nich čerpá a vo vnútri je pružina. Keby tam nebolo, atmosféra by rozdrvila škatule. Páka sa pohybuje ďalej od pružiny, prenáša pohyby škatúľ. Prečo sú pohybovať? Krabice môžu meniť svoju hrúbku. Keď je atmosférický tlak vyšší, vzduch stláča boxy, ich hrúbka klesá. Keď je tlak menší, pružina sa narovná a boxy sú hrubšie. Prostredníctvom mechanizmu pák sa pohyb prenáša na šípku.

Zariadenie barometra bez kvapaliny

Naučili sme sa, ako je tlak indikovaný v barometri bez tekutín, a teraz nakreslíme jeho diagram.

Tri boxy dávajú zariadeniu väčšiu presnosť, ale v zásade stačí jedna. Je špeciálne vyrobený z vlnitej lepenky, aby mal schopnosť meniť svoju hrúbku. Pamätajte na vlnité a preto flexibilné hadice vysávačov. Spodná časť krabice je pripojený k základni. K jeho hornej časti je pripevnená pružina, ktorá sa pokúša narovnať krabicu rovnakým spôsobom ako hliníkové pravítko, ak je ohnuté, snaží sa narovnať. Atmosférický tlak sa naopak pokúša stlačiť skrinku.

Keď sa tlak zvýši, hrúbka skrinky sa zníži, čo znamená, že páka otočí os. Ak je šípka pripevnená k osi, pri zmenšovaní hrúbky sa otočí doprava a pri zväčšovaní hrúbky doľava.