"Atmosferik basınç" kavramından, havanın bir ağırlığı olması gerektiği sonucu çıkar, aksi halde hiçbir şeye basınç uygulayamazdı. Ama bunu fark etmiyoruz, bize havanın ağırlıksız olduğu anlaşılıyor. Atmosferik basınçtan bahsetmeden önce, havanın ağırlığı olduğunu kanıtlamanız, bir şekilde tartmanız gerekir. Nasıl yapılır? Makalede hava ağırlığını ve atmosferik basıncı ayrıntılı olarak inceleyeceğiz ve bunları deneyler yardımıyla inceleyeceğiz.
Deneyim
Havayı cam bir kapta tartacağız. Boyundaki kauçuk bir borudan kaba girer. Valf, hortumu kapatır, böylece içine hava girmez. Bir vakum pompası kullanarak havayı kaptan çıkarıyoruz. İlginç bir şekilde, pompalama ilerledikçe pompanın sesi değişir. Şişede ne kadar az hava kalırsa, pompa o kadar sessiz çalışır. Havayı ne kadar uzun süre dışarı pompalarsak, kaptaki basınç o kadar düşük olur.
Tüm hava alındığında,musluğu kapatın, hava beslemesini engellemek için hortumu sıkıştırın. Balonu havasız olarak tartın, ardından musluğu açın. Hava karakteristik bir düdük ile girecek ve ağırlığı şişenin ağırlığına eklenecektir.
Öncelikle teraziye musluk kapalıyken boş bir kap yerleştirin. Kabın içinde vakum var, hadi tartalım. Musluğu açalım, hava içeri girecek ve şişenin içindekileri tekrar tartalım. Doldurulmuş ve boş şişenin ağırlığı arasındaki fark, hava kütlesi olacaktır. Çok basit.
Hava ağırlığı ve atmosfer basıncı
Şimdi sıradaki problemi çözmeye geçelim. Havanın yoğunluğunu hesaplamak için kütlesini hacme bölmeniz gerekir. Şişenin hacmi, şişenin yan tarafında işaretlendiğinden bilinir. ρ=mhava /V. Sözde yüksek vakumu, yani kapta havanın tamamen yokluğunu elde etmek için çok zamana ihtiyacınız olduğunu söylemeliyim. Şişe 1,2L ise, yaklaşık yarım saattir.
Havanın kütlesi olduğunu öğrendik. Dünya onu çeker ve bu nedenle yerçekimi kuvveti ona etki eder. Hava, ağırlığına eşit bir kuvvetle yere basar. Bu nedenle atmosfer basıncı vardır. Çeşitli deneylerde kendini gösterir. Hadi bunlardan birini yapalım.
Şırınga deneyi
Esnek bir tüpün takılı olduğu boş bir şırınga alın. Şırınganın pistonunu indirin ve hortumu bir su kabına daldırın. Pistonu yukarı çekin, su borudan yükselmeye başlayacak ve şırıngayı dolduracaktır. Yerçekimi ile aşağı çekilen su neden hala pistonun arkasında yükseliyor?
Damarda yukarıdan aşağıya etkilenirAtmosfer basıncı. Patm ile gösterelim. Pascal yasasına göre, atmosferin bir sıvının yüzeyine uyguladığı basınç değişmeden iletilir. Tüm noktalara yayılır, yani tüpün içinde atmosferik basınç da vardır ve şırıngada su tabakasının üzerinde bir vakum (havasız alan) vardır, yani. P \u003d 0. Böylece atmosfer basıncının suya aşağıdan baskı yaptığı ortaya çıktı, ancak orada boşluk olduğu için pistonun üzerinde basınç yok. Basınç farkından dolayı şırıngaya su girer.
Cıva ile deney yapın
Hava ağırlığı ve barometrik basınç - ne kadar büyükler? Belki de ihmal edilebilecek bir şeydir? Sonuçta, bir metreküp demirin kütlesi 7600 kg ve bir metreküp havası - sadece 1,3 kg. Anlamak için, az önce yaptığımız deneyi değiştirelim. Bir şırınga yerine, tüplü bir mantarla kapatılmış bir şişe alın. Boruyu pompaya bağlayın ve hava pompalamaya başlayın.
Önceki deneyimden farklı olarak, pistonun altında değil, şişenin tüm hacminde bir vakum yaratıyoruz. Pompayı kapatın ve aynı zamanda şişenin borusunu bir su kabına indirin. Suyun şişeyi tüpten nasıl doldurduğunu sadece birkaç saniye içinde karakteristik bir sesle göreceğiz. Şişeye "patladığı" yüksek hız, atmosfer basıncının oldukça büyük bir değer olduğunu gösterir. Tecrübe bunu kanıtlıyor.
İlk kez atmosfer basıncını ölçtü, havanın ağırlığını İtalyan bilim adamı Torricelli. Böyle bir deneyimi vardı. Bir ucu kapalı, 1 m'den biraz uzun bir cam tüp aldım. Ağzına kadar cıva ile doldurdu. SonrasındaSonra cıvalı bir kap aldı, açık ucunu parmağıyla sıkıştırdı, tüpü ters çevirdi ve bir kaba daldırdı. Atmosferik basınç olmasaydı, tüm cıva dökülürdü, ama bu olmadı. Kısmen döküldü, cıva seviyesi 760 mm yüksekliğe yerleşti.
Atmosfer kaptaki cıvaya baskı yaptığı için oldu. Bu nedenle, önceki deneylerimizde boruya su sürüldü, bu yüzden su şırıngayı takip etti. Ancak bu iki deneyde yoğunluğu düşük olan suyu aldık. Merkür yüksek bir yoğunluğa sahiptir, bu nedenle atmosferik basınç cıvayı yükseltebildi, ancak en yükseğe değil, sadece 760 mm.
Pascal yasasına göre, cıva üzerine uygulanan basınç değişmeden tüm noktalarına iletilir. Bu, tüpün içinde ayrıca atmosferik basınç olduğu anlamına gelir. Ancak diğer yandan, bu basınç sıvı sütununun basıncı ile dengelenir. Cıva sütununun yüksekliğini h olarak gösterelim. Atmosferik basıncın aşağıdan yukarıya doğru hareket ettiğini ve hidrostatik basıncın yukarıdan aşağıya doğru hareket ettiğini söyleyebiliriz. Kalan 240 mm boştur. Bu arada, bu boşluğa Torricelli boşluğu da denir.
Formül ve hesaplamalar
Atmosferik basınç Patm hidrostatik basınca eşittir ve ρptgh formülüyle hesaplanır. ρrt=13600 kg/m3. g=9.8 N/kg. h=0.76 m Patm=101,3 kPa. Bu oldukça büyük bir miktar. Masanın üzerinde duran bir kağıt yaprağı 1 Pa basınç üretir ve atmosfer basıncı 100.000 paskaldır. koymanız gerektiği ortaya çıktıBu tür bir baskı oluşturmak için üst üste 100.000 yaprak kağıt. Meraklı, değil mi? Atmosfer basıncı ve hava ağırlığı çok yüksektir, bu nedenle deney sırasında şişeye su böyle bir kuvvetle itilmiştir.
