Атмосфера – Жерді қоршап тұрған газды бұлт. Биіктігі 900 км-ден асатын ауаның салмағы біздің планетамыздың тұрғындарына күшті әсер етеді. Біз мұны сезбейміз, мұхит түбіндегі тіршілікті кәдімгідей қабылдаймыз. Тауға көтерілу кезінде адам жайсыздықты сезінеді. Оттегінің жетіспеушілігі тез шаршауды тудырады. Бұл ретте атмосфералық қысым айтарлықтай өзгереді.
Физика атмосфералық қысымды, оның өзгерістерін және жер бетіне әсерін қарастырады.
Орта мектеп физикасы курсында атмосфераның әрекетін зерттеуге көп көңіл бөлінеді. Анықтау ерекшеліктері, биіктікке тәуелділігі, күнделікті өмірде немесе табиғатта болып жатқан процестерге әсері атмосфераның әрекеті туралы білім негізінде түсіндіріледі.
Адамдар атмосфералық қысымды қашан зерттей бастайды? 6-сынып – атмосфераның ерекшеліктерімен танысу уақыты. Бұл процесс мамандандырылған орта мектеп сыныптарында жалғасады.
Оқу тарихы
Атмосфералық ауа қысымын орнатудың алғашқы әрекеттері итальяндық евангелисттің ұсынысы бойынша 1643 жылы жасалды. Торричелли. Бір ұшы жабылған шыны түтік сынаппен толтырылған. Екінші жағынан жабылып, сынапқа түсірілді. Түтіктің жоғарғы бөлігінде сынаптың ішінара ағып кетуіне байланысты бос кеңістік пайда болды, ол келесі атауды алды: «Торрицеллалық қуыс».
Осы кезде жаратылыстану ғылымында «табиғат босдықтан қорқады» деп есептеген Аристотельдің теориясы басым болды. Оның көзқарасы бойынша материямен толтырылмаған бос кеңістік болмайды. Сондықтан олар ұзақ уақыт бойы шыны түтікте бос орын барын басқа нәрселермен түсіндіруге тырысты.
Бұл бос кеңістік екені даусыз, оны ештеңемен толтыру мүмкін емес, өйткені тәжірибенің басында сынап цилиндрді толығымен толтырды. Ал, сыртқа ағып, бос орынды басқа заттардың толтыруына жол бермеді. Бірақ неге сынаптың бәрі ыдысқа құйылмады, өйткені бұған да кедергі жоқ? Қорытынды өзін көрсетеді: түтіктегі сынап, байланысқан ыдыстардағы сияқты, ыдыстағы сынапқа сырттан келетін нәрсе сияқты қысым жасайды. Сол деңгейде тек атмосфера сынап бетімен жанасады. Дәл оның қысымы ауырлық күшінің әсерінен заттың ағып кетуіне жол бермейді. Газдың барлық бағытта бірдей әрекетті жасайтыны белгілі. Ол ыдыстағы сынап бетіне әсер етеді.
Сынап цилиндрінің биіктігі шамамен 76 см. Бұл көрсеткіш уақыт өте өзгеретіні байқалады, сондықтан атмосфералық қысым өзгереді. Оны см сынаппен өлшеуге болады.баған (немесе миллиметрмен).
Қандай бірліктерді пайдалану керек?
Бірліктердің халықаралық жүйесі халықаралық болып табылады, сондықтан ол сынаптың миллиметрін пайдалануды қамтымайды. Өнер. қысымды анықтау кезінде. Атмосфералық қысымның өлшем бірлігі қатты және сұйық заттарда болатындай белгіленеді. Паскальдағы қысымды өлшеу SI-де қабылданған.
1 Па үшін 1 м ауданға 1 Н күш әсерінен пайда болатын қысым алынады2.
Өлшем бірліктерінің байланысын анықтаңыз. Сұйық бағанның қысымы келесі формула бойынша белгіленеді: p=ρgh. Сынаптың тығыздығы ρ=13600 кг/м3. Анықтамалық нүкте ретінде ұзындығы 760 миллиметр сынап бағанасын алайық. Осы жерден:
r=13600 кг/м3×9,83 Н/кг×0,76 м=101292,8 Па
Атмосфералық қысымды паскальмен жазу үшін мынаны ескеріңіз: 1 мм рт.ст.=133,3 Па.
Есептерді шешу мысалы
Өлшемі 10x20 м шатырдың бетіне атмосфераның әсер ету күшін анықтаңыз. Атмосфераның қысымы 740 мм сын. бағ. Ст.
p=740 мм рт.ст., a=10 м, b=20 м.
Талдау
Әсер күшін анықтау үшін атмосфералық қысымды паскальмен орнату керек. 1 миллиметр Hg фактісін ескере отырып. 133,3 Па тең, бізде мыналар бар: p=98642 Па.
Шешім
Қысымды анықтау үшін формуланы қолданыңыз:
p=F/s, Төбенің ауданы берілмегендіктен, оны тіктөртбұрыш деп алайық. Бұл санның ауданы мына формуламен анықталады:
s=ab.
Аумақтың мәнін орнына қойыңызесептеу формуласы:
p=F/(ab), қайдан:
F=паб.
Есептеңіз: F=98642 Pa×10 m×20 м=19728400 N=1,97 MN.
Жауабы: үй төбесіндегі атмосфераның қысым күші 1,97 MN.
Өлшеу әдістері
Атмосфералық қысымды эксперименттік анықтауды сынап бағанының көмегімен жүргізуге болады. Егер сіз оның жанындағы масштабты түзетсеңіз, өзгерістерді түзетуге болады. Бұл ең қарапайым сынап барометрі.
Атмосфера әрекетіндегі өзгерістерді байқап, бұл процесті жылу мен суықпен байланыстырған Эвангелиста Торричелли таң қалды.
Теңіз бетіндегі 0 градус Цельсий деңгейіндегі атмосфералық қысым оңтайлы деп аталды. Бұл мән 760 мм рт.ст. Паскальдағы қалыпты атмосфералық қысым 105 Па-ға тең деп саналады.
Сынаптың адам денсаулығына айтарлықтай зияны бар екені белгілі. Нәтижесінде ашық сынап барометрлерін пайдалану мүмкін емес. Басқа сұйықтықтардың тығыздығы әлдеқайда аз, сондықтан сұйықтық толтырылған түтік жеткілікті ұзын болуы керек.
Мысалы, Блез Паскаль жасаған су бағанының биіктігі шамамен 10 м болуы керек. Қолайсыздық анық.
Сұйықсыз барометр
Алға қарай тамаша қадам - барометрлерді жасау кезінде сұйықтықтан алыстау идеясы. Атмосфераның қысымын анықтауға арналған құрылғыны жасау мүмкіндігі анероидтық барометрлерде жүзеге асырылады.
Бұл есептегіштің негізгі бөлігі тегісауа сорылатын қорап. Атмосфераға қысылмауы үшін беті гофрленген. Қорап серіппелер жүйесі арқылы шкаладағы қысым мәнін көрсететін көрсеткіге қосылған. Соңғысын кез келген бөлімшелерде бітіруге болады. Атмосфералық қысымды сәйкес өлшем шкаласы арқылы паскальмен өлшеуге болады.
Көтеру биіктігі және атмосфералық қысым
Көтерілу кезінде атмосфераның тығыздығының өзгеруі қысымның төмендеуіне әкеледі. Газ қабығының біртекті еместігі өзгерістің сызықтық заңын енгізуге мүмкіндік бермейді, өйткені қысымның төмендеу дәрежесі биіктік өскен сайын төмендейді. Жер бетінде ол көтерілген сайын әрбір 12 метрге атмосфераның әсері сынап бағанасы бойынша 1 мм төмендейді. Өнер. Тропосферада мұндай өзгеріс әрбір 10,5 метр сайын болады.
Жер бетіне жақын жерде, ұшақтың биіктігінде, арнайы шкаламен жабдықталған анероид атмосфералық қысым арқылы биіктікті анықтай алады. Бұл құрылғы биіктік өлшегіш деп аталады.
Жер бетіндегі арнайы құрылғы биіктік өлшегішті нөлге қоюға мүмкіндік береді, осылайша кейін оны көтерілу биіктігін анықтау үшін пайдалана аласыз.
Есептерді шешу мысалы
Тау етегінде барометр сынап бағанының 756 миллиметрлік атмосфералық қысымын көрсетті. Теңіз деңгейінен 2500 метр биіктікте қандай мән болады? Атмосфералық қысымды паскальмен жазу қажет.
r1 =756 мм рт.ст., H=2500 м, r2 - ?
Шешім
Н биіктіктегі барометр көрсеткішін анықтау үшін біз мынаны ескеремізқысым 1 мм Hg төмендейді. әрбір 12 метр. Сондықтан:
(p1 – p2)×12 м=H×1 мм сын.бағ., бастап:
p2=p1 - H×1 мм.сын.бағ./12м=756 мм.сын.бағ. - 2500 м×1 мм сын.бағ./12 м=546 мм сын.бағ
Алынған атмосфералық қысымды паскальмен жазу үшін келесі әрекеттерді орындаңыз:
p2=546×133, 3 Па=72619 Па
Жауабы: 72619 Па.
Атмосфералық қысым және ауа райы
Жер бетіне жақын ауаның атмосфералық қабаттарының қозғалысы және әртүрлі аймақтардағы ауаның біркелкі қызбауы планетаның барлық бөліктеріндегі ауа райы жағдайының өзгеруіне әкеледі.
Қысым 20-35 мм сынап бағанасына өзгеруі мүмкін. ұзақ мерзімді перспективада және сынаптың 2-4 миллиметріне дейін. күні бойы. Дені сау адам бұл көрсеткіштегі өзгерістерді байқамайды.
Мәні қалыптыдан төмен және жиі өзгеретін атмосфералық қысым белгілі бір аумақты басып өткен циклонды көрсетеді. Көбінесе бұл құбылыс бұлттылықпен және жауын-шашынмен бірге жүреді.
Төмен қысым әрқашан жаңбырлы ауа райының белгісі емес. Ауа-райының қолайсыздығы қаралып отырған көрсеткіштің біртіндеп төмендеуіне байланысты.
Қысымның 74 сантиметр сын.бағ. дейін күрт төмендеуі. ал оның астында индикатор көтеріле бастаған кезде де жалғасатын дауыл, нөсер жауу қаупі бар.
Ауа райының жақсы жаққа өзгеруін келесі белгілер арқылы анықтауға болады:
- ұзақ ауа райының қолайсыздығынан кейін атмосфералық қысымның біртіндеп және тұрақты өсуі байқалады;
- тұманды лайлы ауа-райында қысым көтеріледі;
- оңтүстік желдер кезеңінде бұл көрсеткіш бірнеше күн қатарынан көтеріледі;
- желді ауа райы кезінде атмосфералық қысымның жоғарылауы қолайлы ауа райының белгісі болып табылады.
