Ποιος μέτρησε πρώτος την ατμοσφαιρική πίεση ποιος ανακάλυψε. Ατμοσφαιρική πίεση

Αυτή η πίεση ονομάζεται ατμοσφαιρική. Ποσο μεγαλο ειναι?

Υποβλήθηκε από αναγνώστες από ιστότοπους του Διαδικτύου

βιβλιοθήκη φυσικής, μαθήματα φυσικής, πρόγραμμα φυσικής, περιλήψεις μαθημάτων φυσικής, εγχειρίδια φυσικής, έτοιμες εργασίες για το σπίτι

Περιεχόμενο μαθήματος περίληψη μαθήματοςυποστήριξη πλαισίων παρουσίασης μαθήματος επιταχυντικές μέθοδοι διαδραστικές τεχνολογίες Πρακτική εργασίες και ασκήσεις εργαστήρια αυτοεξέτασης, προπονήσεις, περιπτώσεις, αναζητήσεις ερωτήσεις συζήτησης εργασιών για το σπίτι ρητορικές ερωτήσεις από μαθητές εικονογραφήσεις ήχου, βίντεο κλιπ και πολυμέσαφωτογραφίες, εικόνες γραφικά, πίνακες, σχήματα χιούμορ, ανέκδοτα, ανέκδοτα, παραβολές κόμικς, ρήσεις, σταυρόλεξα, αποσπάσματα Πρόσθετα περιλήψειςάρθρα τσιπ για περιπετειώδη cheat sheets σχολικά βιβλία βασικά και πρόσθετο γλωσσάρι όρων άλλα Βελτίωση σχολικών βιβλίων και μαθημάτωνδιόρθωση λαθών στο σχολικό βιβλίοενημέρωση ενός τεμαχίου στο σχολικό βιβλίο στοιχεία καινοτομίας στο μάθημα αντικαθιστώντας τις απαρχαιωμένες γνώσεις με νέες Μόνο για δασκάλους τέλεια μαθήματαημερολογιακό σχέδιο για το έτος Κατευθυντήριες γραμμέςπρογράμματα συζήτησης Ολοκληρωμένα Μαθήματα

Η ατμόσφαιρα που περιβάλλει Γη, ασκεί πίεση στην επιφάνεια της γης και σε όλα τα αντικείμενα πάνω από το έδαφος. Σε μια ατμόσφαιρα ηρεμίας, η πίεση σε οποιοδήποτε σημείο είναι ίση με το βάρος της υπερκείμενης στήλης αέρα που εκτείνεται στην εξωτερική περιφέρεια της ατμόσφαιρας και έχει διατομή 1 cm2.

Ατμοσφαιρική πίεσημετρήθηκε για πρώτη φορά από Ιταλό επιστήμονα Evangelista Torricelliτο 1644. Η συσκευή είναι ένας σωλήνας σχήματος U μήκους περίπου 1 m, σφραγισμένος στο ένα άκρο και γεμάτος με υδράργυρο. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει αέρας στο πάνω μέρος του σωλήνα, η πίεση υδραργύρου στον σωλήνα δημιουργείται μόνο από το βάρος της στήλης υδραργύρου στο σωλήνα. Έτσι, η ατμοσφαιρική πίεση είναι ίση με την πίεση της στήλης υδραργύρου στο σωλήνα και το ύψος αυτής της στήλης εξαρτάται από την ατμοσφαιρική πίεση του περιβάλλοντος αέρα: όσο μεγαλύτερη είναι η ατμοσφαιρική πίεση, τόσο υψηλότερη είναι η στήλη υδραργύρου στο σωλήνα και, επομένως, το ύψος αυτής της στήλης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης.

Η κανονική ατμοσφαιρική πίεση (στο επίπεδο της θάλασσας) είναι 760 mmHg (mm Hg) στους 0°C. Εάν η πίεση της ατμόσφαιρας, για παράδειγμα, 780 mm Hg. Άρθ., αυτό σημαίνει ότι ο αέρας παράγει την ίδια πίεση με μια κάθετη στήλη υδραργύρου με ύψος 780 mm.

Παρακολουθώντας μέρα με τη μέρα το ύψος της στήλης υδραργύρου στο σωλήνα, ο Torricelli ανακάλυψε ότι αυτό το ύψος αλλάζει και οι αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση συνδέονται κατά κάποιο τρόπο με τις αλλαγές στον καιρό. Προσαρτώντας μια κατακόρυφη κλίμακα δίπλα στον σωλήνα, ο Torricelli έλαβε μια απλή συσκευή για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης - ένα βαρόμετρο. Αργότερα άρχισαν να μετρούν την πίεση χρησιμοποιώντας ένα βαρόμετρο ανεροειδούς («χωρίς υγρό»), το οποίο δεν χρησιμοποιεί υδράργυρο και η πίεση μετριέται με μεταλλικό ελατήριο. Στην πράξη, πριν από τη λήψη μετρήσεων, είναι απαραίτητο να χτυπήσετε ελαφρά το γυαλί του οργάνου με ένα δάχτυλο για να ξεπεραστεί η τριβή στη μόχλευση.

Κατασκευασμένο με βάση το σωλήνα Torricelli Βαρόμετρο κυπέλλου σταθμού, που είναι το κύριο όργανο για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης σε μετεωρολογικούς σταθμούςεπί του παρόντος. Αποτελείται από ένα βαρομετρικό σωλήνα διαμέτρου περίπου 8 mm και μήκους περίπου 80 cm, χαμηλωμένο με το ελεύθερο άκρο του σε ένα βαρομετρικό κύπελλο. Ολόκληρος ο βαρομετρικός σωλήνας περικλείεται σε ορειχάλκινο πλαίσιο, στο πάνω μέρος του οποίου γίνεται κάθετη τομή για την παρατήρηση του μηνίσκου της στήλης υδραργύρου.

Στην ίδια ατμοσφαιρική πίεση, το ύψος της στήλης υδραργύρου εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης, η οποία ποικίλλει κάπως ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος και το ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Για να εξαλειφθεί η εξάρτηση του ύψους της στήλης υδραργύρου στο βαρόμετρο από αυτές τις παραμέτρους, το μετρούμενο ύψος φέρεται σε θερμοκρασία 0 °C και η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης στο επίπεδο της θάλασσας σε γεωγραφικό πλάτος 45 ° και, εισάγοντας μια διόρθωση οργάνων, λαμβάνεται η πίεση του σταθμού.

Συμφωνώς προς διεθνές σύστημαμονάδες (σύστημα SI) η κύρια μονάδα για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης είναι η εκτοπασκάλη (hPa), ωστόσο, στην υπηρεσία ορισμένων οργανισμών επιτρέπεται η χρήση των παλαιών μονάδων: millibar (mb) και χιλιοστό του υδραργύρου (mm Hg) .

1 mb = 1 hPa; 1 mmHg = 1,333224 hPa

Η χωρική κατανομή της ατμοσφαιρικής πίεσης ονομάζεται βαρικό πεδίο. Το βαρικό πεδίο μπορεί να απεικονιστεί χρησιμοποιώντας επιφάνειες, σε όλα τα σημεία των οποίων η πίεση είναι ίδια. Τέτοιες επιφάνειες ονομάζονται ισοβαρικές. Για να ληφθεί μια οπτική αναπαράσταση της κατανομής της πίεσης στην επιφάνεια της γης, κατασκευάζονται ισοβαρείς χάρτες στο επίπεδο της θάλασσας. Για αυτό σε γεωγραφικός χάρτηςεφαρμόζεται ατμοσφαιρική πίεση, μετράται σε μετεωρολογικούς σταθμούς και μειώνεται στο επίπεδο της θάλασσας. Στη συνέχεια, σημεία με την ίδια πίεση συνδέονται με ομαλές καμπύλες γραμμές. Οι περιοχές κλειστών ισοβαρών με αυξημένη πίεση στο κέντρο ονομάζονται βαρικά μέγιστα ή αντικυκλώνες και οι περιοχές κλειστών ισοβαρών με μειωμένη πίεση στο κέντρο ονομάζονται βαρικά ελάχιστα ή κυκλώνες.

Η ατμοσφαιρική πίεση σε κάθε σημείο της επιφάνειας της γης δεν παραμένει σταθερή. Μερικές φορές η πίεση αλλάζει στο χρόνο πολύ γρήγορα, μερικές φορές παραμένει σχεδόν αμετάβλητη για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα. ΣΕ καθημερινό μάθημαη πίεση δείχνει δύο μέγιστα και δύο ελάχιστα. Οι μέγιστες παρατηρούνται περίπου στις 10:00 και 22:00 τοπική ώρα, οι ελάχιστες είναι περίπου στις 4:00 και στις 16:00. Η ετήσια πορεία της πίεσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις φυσικές και γεωγραφικές συνθήκες. Στις ηπείρους, αυτή η κίνηση είναι πιο αισθητή παρά στους ωκεανούς.

Η ατμοσφαιρική πίεση είναι η δύναμη με την οποία πιέζει ο αέρας γύρω μας η επιφάνεια της γης. Ο πρώτος που το μέτρησε ήταν η μαθήτρια του Galileo Galilei, Evangelista Torricelli. Το 1643, μαζί με τον συνάδελφό του Vincenzo Viviani, πραγματοποίησε ένα απλό πείραμα.

Η εμπειρία Torricelli

Πώς θα μπορούσε να προσδιορίσει την ατμοσφαιρική πίεση; Παίρνοντας ένα μετρικό σωλήνα, σφραγισμένο στο ένα άκρο, ο Torricelli έριξε υδράργυρο μέσα του, έκλεισε την τρύπα με το δάχτυλό του και, αναποδογυρίζοντάς τον, τον κατέβασε σε ένα μπολ επίσης γεμάτο με υδράργυρο. Ταυτόχρονα, μέρος του υδραργύρου χύθηκε έξω από το σωλήνα. Η στήλη υδραργύρου σταμάτησε στα 760 mm. από το επίπεδο επιφάνειας του υδραργύρου στο μπολ.

Είναι ενδιαφέρον ότι το αποτέλεσμα του πειράματος δεν εξαρτιόταν από τη διάμετρο, την κλίση ή ακόμα και το σχήμα του σωλήνα - ο υδράργυρος σταματούσε πάντα στο ίδιο επίπεδο. Ωστόσο, εάν ο καιρός άλλαζε ξαφνικά (και η ατμοσφαιρική πίεση έπεφτε ή αυξήθηκε), η στήλη υδραργύρου έπεφτε ή αυξήθηκε κατά μερικά χιλιοστά.

Έκτοτε, η ατμοσφαιρική πίεση μετριέται σε χιλιοστά υδραργύρου και η πίεση είναι 760 mm. rt. Τέχνη. θεωρείται ίσο με 1 ατμόσφαιρα και καλείται κανονική πίεση. Έτσι δημιουργήθηκε το πρώτο βαρόμετρο - μια συσκευή για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης.

Άλλοι τρόποι μέτρησης της ατμοσφαιρικής πίεσης

Ο υδράργυρος δεν είναι το μόνο υγρό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης. Πολλοί επιστήμονες σε διαφορετική ώραΚατασκευάστηκαν βαρόμετρα νερού, αλλά δεδομένου ότι το νερό είναι πολύ ελαφρύτερο από τον υδράργυρο, οι σωλήνες τους ανέβηκαν σε ύψος έως και 10 μ. Επιπλέον, το νερό είχε ήδη μετατραπεί σε πάγο στους 0 ° C, γεγονός που δημιούργησε ορισμένες ενοχλήσεις.

Τα σύγχρονα βαρόμετρα υδραργύρου χρησιμοποιούν την αρχή του Torricelli, αλλά είναι κάπως πιο περίπλοκα. Για παράδειγμα, ένα βαρόμετρο σιφονιού είναι ένας μακρύς γυάλινος σωλήνας λυγισμένος σε σιφόνι και γεμάτος υδράργυρο. Το μακρύ άκρο του σωλήνα είναι σφραγισμένο, το κοντό είναι ανοιχτό. Ένα μικρό βάρος επιπλέει στην ανοιχτή επιφάνεια του υδραργύρου, ισορροπημένο από ένα αντίβαρο. Όταν η ατμοσφαιρική πίεση αλλάζει, ο υδράργυρος κινείται, παρασύροντας τον πλωτήρα μαζί του και αυτό, με τη σειρά του, θέτει σε κίνηση ένα αντίβαρο που σχετίζεται με το βέλος.

Τα βαρόμετρα υδραργύρου χρησιμοποιούνται σε σταθερά εργαστήρια και μετεωρολογικούς σταθμούς. Είναι πολύ ακριβείς, αλλά αρκετά δυσκίνητοι, επομένως στο σπίτι ή στο χωράφι, η ατμοσφαιρική πίεση μετριέται χρησιμοποιώντας ένα βαρόμετρο χωρίς υγρά ή ανεροειδές.

Πώς λειτουργεί ένα βαρόμετρο ανεροειδούς

Σε ένα βαρόμετρο χωρίς υγρά, οι διακυμάνσεις της ατμοσφαιρικής πίεσης γίνονται αντιληπτές από ένα μικρό στρογγυλό μεταλλικό κουτί με σπάνιο αέρα μέσα. Το ανεροειδές κουτί έχει ένα λεπτό τοίχωμα κυματοειδούς μεμβράνης, το οποίο τραβιέται προς τα πίσω από ένα μικρό ελατήριο. Η μεμβράνη διογκώνεται προς τα έξω όταν πέφτει η ατμοσφαιρική πίεση και ωθεί προς τα μέσα όταν αυξάνεται. Αυτές οι κινήσεις προκαλούν αποκλίσεις του βέλους που κινείται κατά μήκος μιας ειδικής κλίμακας. Η κλίμακα του βαρόμετρου ανεροειδούς είναι ευθυγραμμισμένη με το βαρόμετρο υδραργύρου, αλλά εξακολουθεί να θεωρείται λιγότερο ακριβές όργανο, αφού με την πάροδο του χρόνου το ελατήριο και η μεμβράνη χάνουν την ελαστικότητά τους.