Atmosfer, Dünya'yı çevreleyen bir gaz bulutudur. Yüksekliği 900 km'yi aşan havanın ağırlığı, gezegenimizin sakinleri üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Bunu hissetmiyoruz, hava okyanusunun dibindeki yaşamı doğal olarak alıyoruz. Dağlarda yükseklere tırmanırken bir kişi rahatsızlık hisseder. Oksijen eksikliği hızlı yorgunluğa neden olur. Aynı zamanda atmosfer basıncı da önemli ölçüde değişir.
Fizik, atmosferik basınç, bu basınçtaki değişimler ve Dünya'nın yüzeyindeki etki ile ilgilenir.
Lise fiziği dersinde, atmosferin hareketinin incelenmesine büyük önem verilir. Tanımın özellikleri, yüksekliğe bağımlılık, günlük yaşamda veya doğada meydana gelen süreçler üzerindeki etkisi, atmosferin hareketi hakkında bilgi temelinde açıklanmaktadır.
İnsanlar ne zaman atmosfer basıncını incelemeye başlar? 6. Sınıf - atmosferin özelliklerini tanıma zamanı. Bu süreç uzmanlaşmış lise sınıflarında devam eder.
Çalışma geçmişi
Atmosferik hava basıncını belirlemeye yönelik ilk girişimler, İtalyan Evangelist'in önerisiyle 1643'te yapıldı. Torricelli. Bir ucu kapatılmış bir cam tüp cıva ile doldurulmuştur. Diğer tarafta kapandıktan sonra cıvaya indirildi. Tüpün üst kısmında, cıvanın kısmi çıkışı nedeniyle, şu adı alan bir boş alan oluştu: “Torricellian boşluğu”.
Bu zamana kadar, "doğanın boşluktan korktuğuna" inanan Aristoteles'in teorisi doğa bilimlerine egemen oldu. Onun görüşlerine göre madde ile doldurulmayan boşluk olamaz. Bu nedenle uzun süre cam bir tüpteki boşluğun varlığını başka konularla açıklamaya çalıştılar.
Bunun boş bir uzay olduğuna şüphe yok, hiçbir şeyle doldurulamaz, çünkü deneyin başlangıcında cıva silindiri tamamen doldurdu. Ve dışarı akan, diğer maddelerin boş yeri doldurmasına izin vermedi. Ama neden tüm cıva gemiye dökülmedi, çünkü bunun için de bir engel yok? Sonuç kendini gösteriyor: Tüpteki cıva, iletişim kaplarında olduğu gibi, kaptaki cıva üzerinde dışarıdan gelen bir şeyle aynı basıncı yaratır. Aynı seviyede, cıva yüzeyi ile sadece atmosfer temas eder. Maddenin yerçekimi etkisi altında dökülmesini engelleyen onun basıncıdır. Gazın her yönde aynı etkiyi yarattığı bilinmektedir. Kaptaki cıva yüzeyini etkiler.
Bir cıva silindirinin yüksekliği yaklaşık 76 cm'dir. Bu göstergenin zamanla değiştiği, dolayısıyla atmosfer basıncının değiştiği fark edilir. Cıva cm cinsinden ölçülebilir.sütun (veya milimetre cinsinden).
Hangi birimler kullanılır?
Uluslararası birim sistemi uluslararasıdır, bu nedenle milimetre cıva kullanımını içermez. Sanat. basıncı belirlerken. Atmosfer basıncının birimi, katılarda ve sıvılarda olduğu gibi ayarlanır. Paskal cinsinden basınç ölçümü SI'da kabul edilir.
1 Pa için, 1 m'lik alan başına 1 N'luk bir kuvvet tarafından yaratılan böyle bir basınç alınır2.
Ölçü birimlerinin nasıl ilişkili olduğunu belirleyin. Sıvı kolonunun basıncı aşağıdaki formüle göre ayarlanır: p=ρgh. Cıva yoğunluğu ρ=13600 kg/m3. Referans noktası olarak 760 milimetre uzunluğunda bir cıva sütunu alalım. Buradan:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292.8 Pa
Atmosferik basıncı paskal olarak kaydetmek için şunları göz önünde bulundurun: 1 mm Hg.=133.3 Pa.
Problem çözme örneği
Atmosferin 10x20 m boyutlarındaki bir çatı yüzeyine uyguladığı kuvveti belirleyin. Atmosfer basıncının 740 mm Hg. St. olduğu varsayılır.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Analiz
Etki gücünü belirlemek için, atmosferik basıncı paskal olarak ayarlamanız gerekir. 1 milimetre Hg olduğu gerçeğini dikkate alarak. 133.3 Pa'ya eşit, aşağıdakilere sahibiz: p=98642 Pa.
Karar
Basıncı belirlemek için formülü kullanın:
p=F/s, Çatının alanı verilmediğine göre bir dikdörtgen olduğunu varsayalım. Bu şeklin alanı şu formülle belirlenir:
s=ab.
Alanın değerinihesaplama formülü:
p=F/(ab), nereden:
F=pab.
Hesapla: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Cevap: Evin çatısındaki atmosferin basınç kuvveti 1,97 MN'dir.
Ölçüm yöntemleri
Atmosferik basıncın deneysel olarak belirlenmesi, bir cıva sütunu kullanılarak gerçekleştirilebilir. Skalayı yanına sabitlerseniz, değişiklikleri düzeltmek mümkün olur. Bu en basit cıva barometresidir.
Atmosferin hareketindeki değişiklikleri fark eden ve bu süreci sıcak ve soğukla ilişkilendiren Evangelista Torricelli'ydi.
Deniz yüzeyi seviyesinde 0 santigrat derecedeki atmosferik basınca optimal denir. Bu değer 760 mmHg'dir. Paskal cinsinden normal atmosfer basıncının 105 Pa'ya eşit olduğu kabul edilir.
Cıvanın insan sağlığına oldukça zararlı olduğu bilinmektedir. Sonuç olarak, açık cıva barometreleri kullanılamaz. Diğer sıvılar çok daha az yoğundur, bu nedenle sıvıyla dolu tüp yeterince uzun olmalıdır.
Örneğin, Blaise Pascal tarafından oluşturulan su sütunu yaklaşık 10 m yüksekliğinde olmalıdır. Rahatsızlık bariz.
Sıvısız barometre
İleriye doğru dikkat çekici bir adım, barometreler yaparken sıvıdan uzaklaşma fikridir. Atmosfer basıncını belirlemek için bir cihaz üretme yeteneği, aneroid barometrelerde uygulanmaktadır.
Bu sayacın ana kısmı düzhavanın dışarı pompalandığı kutu. Atmosfer tarafından sıkıştırılmaması için yüzey oluklu hale getirilmiştir. Kutu, bir yay sistemi ile skaladaki basınç değerini gösteren bir oka bağlanmıştır. İkincisi herhangi bir birimde mezun olabilir. Atmosferik basınç, uygun bir ölçüm ölçeği ile paskal cinsinden ölçülebilir.
Kaldırma yüksekliği ve atmosfer basıncı
Yükseldikçe atmosferin yoğunluğundaki değişiklik basınçta bir azalmaya yol açar. Gaz zarfının homojen olmaması, basınç düşüşünün derecesi artan yükseklikle azaldığından, doğrusal bir değişim yasasının getirilmesine izin vermez. Dünya yüzeyinde, her 12 metrede bir yükseldikçe, atmosferin etkisi 1 mm Hg düşer. Sanat. Troposferde her 10,5 metrede bir benzer bir değişiklik meydana gelir.
Dünya yüzeyinin yakınında, bir uçağın yüksekliğinde, özel bir ölçeğe sahip bir aneroid, atmosferik basınçla yüksekliği belirleyebilir. Bu cihaza altimetre denir.
Dünya yüzeyindeki özel bir cihaz, altimetreyi sıfıra ayarlamanıza olanak tanır, böylece daha sonra yükselişin yüksekliğini belirlemek için kullanabilirsiniz.
Problem çözme örneği
Dağın eteğinde, barometre 756 milimetre cıva atmosfer basıncını gösterdi. Deniz seviyesinden 2500 metre yükseklikte değeri ne olacak? Atmosfer basıncını paskal olarak kaydetmek gerekir.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Karar
H yüksekliğindeki barometre okumasını belirlemek için şunu dikkate alıyoruz:basınç 1 mm Hg düşer. her 12 metrede bir Bu nedenle:
(p1 – p2)×12 m=Y×1 mmHg, nereden:
p2=p1 - Y×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
Elde edilen atmosferik basıncı paskal olarak kaydetmek için aşağıdakileri yapın:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Cevap: 72619 Pa.
Atmosferik basınç ve hava durumu
Havanın atmosferik katmanlarının Dünya yüzeyine yakın hareketi ve havanın farklı alanlarda eşit olmayan şekilde ısınması, gezegenin her yerinde hava koşullarında değişikliklere yol açar.
Basınç 20-35 mmHg arasında değişebilir. uzun vadede ve 2-4 milimetre cıva. gün boyunca. Sağlıklı bir insan bu göstergedeki değişiklikleri algılamaz.
Değeri normalin altında olan ve sıklıkla değişen atmosferik basınç, belirli bir siklonu kaplayan bir siklonu gösterir. Genellikle bu fenomene bulutluluk ve yağış eşlik eder.
Düşük basınç her zaman yağmurlu havanın bir işareti değildir. Kötü hava daha çok söz konusu göstergedeki kademeli düşüşe bağlıdır.
Basınçta 74 santimetre Hg'ye keskin bir düşüş. ve altında bir fırtına ile tehdit ediyor, gösterge yükselmeye başladığında bile devam edecek sağanaklar.
Havanın daha iyiye doğru değişmesi aşağıdaki işaretlerle tanımlanabilir:
- Uzun bir kötü hava döneminden sonra, atmosfer basıncında kademeli ve istikrarlı bir artış olur;
- sisli sulu havalarda basınç yükselir;
- güneyli rüzgarlar döneminde, söz konusu gösterge art arda birkaç gün yükselir;
- rüzgarlı havalarda atmosfer basıncının artması, rahat havanın bir işaretidir.
