Как се изразява въздушното налягане?. Как се измерва. Експерименти

Атмосферното налягане е силата, с която въздухът оказва натиск върху Земята, хората и вещите около тях. В тази статия ще обясним как през 17-ти век. С помощта на експеримент за първи път е доказана силата на въздушното налягане. Това е много интересно! Научаваме как се определя атмосферното налягане и как се измерва.

Експериментът на Ото фон Герике

Светът научава за атмосферното налягане през 1654 г. Това е бургомистърът на Магдебург, Германия, Ото фон Герике. Той демонстрира експеримент с т.нар. магдебургски полукълба. По онова време не е имало въпроси относно определянето на въздушното налягане, тъй като то все още не е било измерено. Снимка от музея в Магдебург показва как изглеждат полукълбата.

Представлява две бронзови полусфери, едната от които е плътна, а другата - с дупка. Между полусферите се поставя смазано кожено уплътнение и се свързва. Въздухът се изпомпва от полусферите през отвор. Интересно е, че четири години по-рано, през 1650 г., самият Герике., изобретява вакуумната помпа. Той е заснет и на снимката. Когато въздухът е бил изпомпан, полусферите са били притиснати от атмосферното налягане. За да ги отделят един от друг, те използват теглителната сила на конете.

Експеримент с Магдебургските полукълба

Преди да разберем как се обозначава атмосферното налягане, нека проведем един експеримент. За тази цел ще използваме модела на полукълбата от Магдебург. Прикрепете вакуумна помпа към отвора на полусферата с помощта на гумен маркуч. Да го включим, да отворим крана на едно от полукълбата. Налягането в пространството между тях ще спадне. Така силата, която действа върху полусферите отвътре, ще намалее, а силата, която действа отвън, ще се увеличи.

По време на евакуацията е невъзможно да се разделят полукълбата, тъй като те са много плътно свързани. Изключете помпата, изключете гумения маркуч. В пространството между полукълбата ще започне да навлиза въздух. Тогава те ще се разделят лесно.

Коя буква означава въздушно налягане

Нека се опитаме да изчислим силата, която притиска полукълбата. Когато изпускаме въздух, върху полукълбата действа само силата на атмосферното налягане. То притиска полусферите и се насочва от вътрешните стени на кухите сфери към центъра на пространството между тях. Диаметърът на полусферите (d) при Герике е 35,5 cm.

От факта, че не успяхме да разединим полукълбата, става ясно, че силата на натиск е много голяма. Дори по осем коня от всяка страна не успяха да разделят полукълбата. Ето една гравюра, която илюстрира опита на Ото фон Герике.

Коя буква представлява налягането?? Буквата P. Нормалното атмосферно налягане (P_atm) се равнява на 100 килопаскала (kPa). Всяка част от полукълбото е подложена на тази сила. Силата на налягането F е равна на произведението от атмосферното налягане и площта на напречното сечение на полусферата S.

S=π*d²/4. F=100*10³ Pa*3,14*(0,355 m)²/4≈10 kN (килонютон). Това е теглото на един тон товар, така че конете не биха могли да разкъсат тези полусфери.

Барометър

Знаем как се нарича атмосферното налягане, но с какво се измерва то?? Барометър, изобретен от италианеца Торичели през първата половина на XVII век., има недостатък. Беше лесно счупена, пълна с отровен живак и човек би искал да я носи навсякъде, за да предсказва времето.

Беше необходимо да се изобрети устройство без стъклена тръба, т.е. е. без течност. Този барометър е изобретен едва двеста години по-късно и е наречен анероид. Тази дума на руски език означава "без течност". Анероиден барометър.

Това е малка част от оборудването. За разлика от високата един метър живачна тръба на Торичели, тя може лесно да се пренася навсякъде. Какво има в него?? Нека разгледаме барометъра в неговия разглобен вид.

Как се показва налягането в него? Устройството има скала, подобна на циферблат на часовник. Стрелката показва налягането в килопаскали. Зад циферблата виждаме три сплескани кутии. От тях се изпомпва въздух, а вътре има пружина. Ако не беше там, атмосферата щеше да смачка кутиите. Лостовото рамо се отдалечава от пружината и предава движението на малките кутии. Защо те са Преместване на? Кутиите могат да променят дебелината си. Когато атмосферното налягане е по-високо, въздухът компресира кутиите и ги прави по-тънки. Когато налягането е по-ниско, пружината се отпуска и кутията става по-дебела. Движението се предава на стрелката с помощта на лостов механизъм.

Проектиране на барометър без течност

Научихме се да отчитаме налягането в барометър без течност, а сега нека да начертаем схема на барометъра.

Три полета дават на устройството по-голяма точност, но по принцип едно е достатъчно. Тя е специално изработена от гофрирана пластмаса, за да може да променя дебелината си. Спомнете си за гофрираните и следователно гъвкави маркучи в прахосмукачките. Долната част Кутиите са прикрепени към основата. Към горната му част е прикрепена пружина, която се опитва да изправи кутията като алуминиева линийка, която, ако е огъната, се опитва да се изправи. Атмосферното налягане, от друга страна, се опитва да притисне кутията.

Когато налягането се увеличава, дебелината на кутията намалява, така че лостът завърта оста. Ако към оста е прикрепена стрелка, тя ще се завърти надясно, когато дебелината намалява, и наляво, когато дебелината се увеличава.