Atmosférický tlak je sila, ktorou vzduch tlačí na Zem, človeka a všetko, čo ho obklopuje. Článok vám povie, ako v XVII storočí. pomocou experimentu sa prvýkrát ukázala sila tlaku vzduchu. To je veľmi zaujímavé! Dozvieme sa, ako sa atmosferický tlak udáva a ako sa meria.
Skúsenosť Otto von Guericke
Aký veľký je atmosférický tlak, zistil svet v roku 1654. Stalo sa tak vďaka purkmistrovi mesta Magdeburg (Nemecko) Ottovi von Guerickemu. Preukázal skúsenosti s takzvanými magdeburskými hemisférami. Potom sa nehovorilo o tom, ako sa udáva tlak vzduchu, lebo ho ešte nevedeli zmerať. Ako vyzerajú hemisféry, môžete vidieť na fotografii z Magdeburského múzea.
Toto sú dve bronzové pologule, jedna z nich je pevná a druhá má dieru. Medzi hemisféry bolo kvôli tesnosti umiestnené naolejované kožené tesnenie a spojené. Cez otvor sa odčerpával vzduch z hemisfér. Zaujímavosťou je, že sám Guericke o štyri roky skôr, v roku 1650vynašiel vákuovú pumpu. Je tiež na obrázku. Keď bol vzduch odčerpaný, hemisféry boli stlačené atmosférickým tlakom. Aby ich od seba odpojili, použili ťažnú silu koní.
Experiment s magdeburskými hemisférami
Skôr ako sa dozvieme, ako sa udáva atmosférický tlak, urobme experiment. Na to použijeme model magdeburských hemisfér. Gumenou hadicou pripevnite vákuovú pumpu k otvoru pologule. 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 rastie.
Počas odčerpávania vzduchu nie je možné oddeliť hemisféry, pretože do seba tesne zapadajú. Vypnite čerpadlo, odpojte gumenú hadicu. Vzduch začne vstupovať do priestoru medzi hemisférami. Potom sa ľahko oddelia.
Aké písmeno predstavuje tlak vzduchu
Skúsme vypočítať silu, ktorá stláčala hemisféry. Keď odčerpávame vzduch, na hemisféry pôsobí iba sila atmosférického tlaku. Stláča hemisféry a smeruje od vnútorných stien dutých gúľ do stredu priestoru medzi nimi. Priemer pologúľ (d) v Guericke bol 35,5 cm.
Na základe skutočnosti, že sme nemohli oddeliť hemisféry, je jasné, že tlaková sila je veľmi veľká. Ani osem koní na každej strane nedokázalo rozbiť tieto hemisféry. Tu je rytina, ktorá ilustruje skúsenosť Otta von Guerickeho.
Aké písmeno predstavuje tlak? Písmeno P. Normálny atmosférický tlak (Patm) je 100 kilopascalov (kPa). Takáto sila pôsobí na každú časť hemisféry. Tlaková sila F sa rovná súčinu atmosférického tlaku a plochy prierezu hemisfér S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14 (0,355 m)2/4≈10 kN (kilonewtonov). Toto je hmotnosť jednotonového nákladu, takže kone neboli schopné tieto hemisféry zlomiť.
Barometer
Ako sa udáva atmosférický tlak, vieme, ale ako sa meria? Barometer, ktorý v prvej polovici 17. storočia vynašiel Talian Torricelli, mal chyby. Dalo sa ľahko rozbiť, bolo naplnené jedovatou ortuťou a naozaj ste ho chceli vziať na rôzne miesta, aby ste predpovedali počasie.
Bolo potrebné vymyslieť zariadenie bez sklenenej trubice, teda bez tekutiny. Takýto barometer bol vynájdený až o dvesto rokov neskôr a nazvali ho aneroid. Toto slovo preložené do ruštiny znamená bez kvapaliny. Zvážte, čo je aneroidný barometer.
Toto je malé zariadenie. Na rozdiel od ortuťovej trubice Torricelli, ktorá je vysoká jeden meter, ju môžete ľahko nosiť so sebou, kamkoľvek idete. Čo je v ňom vnútri? Pozrime sa na vybuchnutý barometer.
Ako je v ňom uvedený tlak? Prístroj má stupnicu podobnú ciferníku hodiniek. Tlak v kilopascaloch je označený šípkou. Za ciferníkom vidíme tri sploštené políčka. Odčerpáva sa z nich vzduch a vo vnútri je pružina. Keby tam nebolo, atmosféra ánorozdrvené krabice. Ďalej od pružiny sa páka vzďaľuje, prenáša pohyby boxov. Prečo sa sťahujú? Krabice môžu meniť svoju hrúbku. Keď je atmosférický tlak väčší, vzduch stláča boxy, ich hrúbka sa zmenšuje. Keď je tlak menší, pružina sa narovná a krabice sa stanú hrubšími. Cez mechanizmus pák sa pohyb prenáša na šípku.
Bezkvapalinový barometer
Naučili sme sa, ako sa zobrazuje tlak v bezkvapalinovom barometri, a teraz nakreslíme jeho diagram.
Tri políčka dávajú zariadeniu väčšiu presnosť, ale v zásade stačí jedna. Je špeciálne vyrobený z vlnitej lepenky, aby mal možnosť meniť svoju hrúbku. Pamätajte na vlnité, a teda flexibilné hadice vysávača. Spodná časť krabice je pripevnená k základni. Na jej vrchu je pripevnená pružina, ktorá sa pokúša narovnať škatuľu rovnakým spôsobom, akým sa hliníkové pravítko, ak je ohnuté, snaží vyrovnať. Atmosférický tlak sa naopak snaží krabicu stlačiť.
Keď tlak stúpa, hrúbka boxu sa zmenšuje, čo znamená, že páka otáča osou. Ak k osi pripojíte šípku, bude sa otáčať doprava, keď sa hrúbka zníži, a doľava, keď sa hrúbka zväčší.
