Атмосфералық қысым – ауаның Жерге, адамға және оны қоршап тұрған барлық заттарға қысым жасайтын күші. Мақалада XVII ғасырда қалай болғаны айтылады. тәжірибенің көмегімен ауа қысымының күші алғаш рет көрсетілді. Бұл өте қызықты! Біз атмосфералық қысымның қалай көрсетілгенін және оның қалай өлшенетінін білеміз.
Отто фон Герикке тәжірибе
Атмосфералық қысымның қаншалықты үлкен екенін әлем 1654 жылы білді. Бұл Магдебург (Германия) қаласының бургомистрі Отто фон Герикенің арқасында болды. Ол Магдебург жарты шарлары деп аталатын тәжірибені көрсетті. Содан кейін ауа қысымы қалай көрсетілгені туралы әңгіме болған жоқ, өйткені олар оны қалай өлшеу керектігін әлі білмеді. Жарты шарлардың қалай көрінетінін Магдебург мұражайындағы фотодан көруге болады.
Бұл екі қола жарты шар, олардың біреуі қатты, екіншісінде тесік бар. Тығыздау және қосу үшін жарты шарлардың арасына майланған былғары тығыздағыш қойылды. Тесік арқылы жарты шарлардан ауа шығарылды. Бір қызығы, Гериктің өзі төрт жыл бұрын, 1650 жылывакуумдық сорғыны ойлап тапты. Ол да суреттелген. Ауа сорылған кезде жарты шарлар атмосфералық қысыммен қысылды. Оларды бір-бірінен ажырату үшін олар аттардың тарту күшін пайдаланды.
Магдебург жарты шарларымен тәжірибе
Атмосфералық қысымның қалай көрсетілетінін білмес бұрын, тәжірибе жүргізейік. Ол үшін біз Магдебург жарты шарларының моделін қолданамыз. Вакуумдық сорғыны жарты шардың тесігіне резеңке шлангпен бекітіңіз. Оны қосыңыз, жарты шарлардың біріндегі кранды ашыңыз. Олардың арасындағы кеңістіктегі қысым төмендейді. Демек, жарты шарларға ішкі жағынан әсер ететін күш азаяды, ал сырттан әсер ететін күш артады.
Ауаны сору кезінде жарты шарларды ажырату мүмкін емес, өйткені олар бір-біріне тығыз орналасады. Сорғыны өшіріңіз, резеңке шлангты ажыратыңыз. Ауа жарты шарлар арасындағы кеңістікке кіре бастайды. Сонда олар оңай бөлінеді.
Қандай әріп ауа қысымын білдіреді
Жарты шарларды қысқан күшті есептеп көрейік. Біз ауаны сорғызған кезде жарты шарларға тек атмосфералық қысым күші әсер етеді. Ол жарты шарларды қысып, қуыс сфералардың ішкі қабырғаларынан олардың арасындағы кеңістіктің ортасына бағытталған. Гериктегі жарты шарлардың диаметрі (d) 35,5 см болды.
Жарты шарларды ажырата алмағанымызға сүйене отырып, қысым күшінің өте үлкен екені белгілі болды. Тіпті екі жақтағы сегіз жылқы да бұл жарты шарларды бұза алмады. Мұнда Отто фон Гериктің тәжірибесін бейнелейтін гравюра берілген.
Қандай әріп қысымды білдіреді? P әрпі. Қалыпты атмосфералық қысым (Patm) 100 килопаскаль (кПа) құрайды. Мұндай күш жарты шардың әрбір бөлігіне әсер етеді. Қысым күші F атмосфералық қысым мен жарты шарлардың көлденең қимасының ауданы S көбейтіндісіне тең.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 м)2/4≈10 кН (килонвтон). Бұл бір тонналық жүктің салмағы, сондықтан аттар бұл жарты шарларды бұза алмады.
Барометр
Атмосфералық қысым қалай көрсетіледі, біз білеміз, бірақ ол қалай өлшенеді? 17 ғасырдың бірінші жартысында итальяндық Торричелли ойлап тапқан барометрде кемшіліктер болды. Оны оңай сындыруға болатын, ол улы сынаппен толтырылған және ауа-райын болжау үшін оны әртүрлі жерлерге апарғыңыз келді.
Шыны түтіксіз, яғни сұйықтықсыз құрылғы ойлап табу керек болды. Мұндай барометр екі жүз жылдан кейін ғана ойлап табылды және ол анероид деп аталды. Бұл сөз орыс тіліне аударғанда сұйықтықсыз дегенді білдіреді. Анероидтық барометрдің не екенін қарастырыңыз.
Бұл шағын құрылғы. Биіктігі бір метр болатын Торричелли сынап түтігінен айырмашылығы, оны қайда барсаңыз да өзіңізбен оңай алып жүруге болады. Оның ішінде не бар? Барометр жарылғанын көрейік.
Ондағы қысым қалай көрсетілген? Құрылғыда сағат циферблатына ұқсас таразы бар. Килопаскалдағы қысым көрсеткі арқылы көрсетіледі. Цифералдың артында біз үш тегістелген қорапты көреміз. Олардан ауа сорылады, ал ішінде бұлақ бар. Егер ол болмаса, атмосфера болар едіұсақталған қораптар. Серіппеден әрі қарай рычаг алыстайды, ол қораптардың қозғалысын береді. Неліктен олар қозғалады? Қораптар қалыңдығын өзгерте алады. Атмосфералық қысым жоғарылағанда, ауа қораптарды қысады, олардың қалыңдығы азаяды. Қысым азайған кезде серіппе түзетіліп, қораптар қалыңдайды. Рычагтардың механизмі арқылы қозғалыс көрсеткіге беріледі.
Сұйықсыз барометр құрылғысы
Сұйықсыз барометрде қысым қалай көрсетілетінін білдік, енді оның диаграммасын саламыз.
Үш қорап құрылғыға көбірек дәлдік береді, бірақ негізінен біреуі жеткілікті. Ол қалыңдығын өзгерту мүмкіндігіне ие болу үшін арнайы гофрленген. Гофрленген, сондықтан икемді шаңсорғыш шлангтарды есте сақтаңыз. Қораптың төменгі жағы негізге бекітілген. Оның үстіне серіппе бекітілген, ол қорапты алюминий сызғыш майысқан болса, түзетуге тырысатындай түзетуге тырысады. Атмосфералық қысым, керісінше, қорапты қысуға тырысады.
Қысым жоғарылағанда қораптың қалыңдығы азаяды, яғни рычаг осьті бұрады. Егер оське көрсеткіні тіркесеңіз, ол қалыңдық азайған кезде оңға, ал қалыңдық артқанда солға бұрылады.
