ატმოსფერული წნევა არის ძალა, რომლითაც ჰაერი აწვება დედამიწას, ადამიანს და ყველაფერს, რაც მის გარშემოა. სტატიაში გეტყვით, თუ როგორ XVII საუკუნეში. ექსპერიმენტის დახმარებით პირველად აჩვენეს ჰაერის წნევის ძალა. Ძალიან საინტერესოა! ჩვენ გავიგებთ, როგორ არის მითითებული და როგორ იზომება ატმოსფერული წნევა.
გამოიცადე ოტო ფონ გერიკე
რაოდენ დიდია ატმოსფერული წნევა, მსოფლიომ შეიტყო 1654 წელს. ეს მოხდა ქალაქ მაგდებურგის (გერმანია) ბურგომტერ ოტო ფონ გერიკეს წყალობით. მან აჩვენა გამოცდილება ეგრეთ წოდებულ მაგდებურგის ნახევარსფეროებთან. მაშინ არ იყო საუბარი იმაზე, თუ როგორ არის მითითებული ჰაერის წნევა, რადგან ჯერ კიდევ არ იცოდნენ მისი გაზომვა. როგორ გამოიყურება ნახევარსფეროები, შეგიძლიათ ნახოთ მაგდებურგის მუზეუმის ფოტოზე.
ეს არის ორი ბრინჯაოს ნახევარსფერო, მათგან ერთი მყარია, მეორეს კი ხვრელი აქვს. შებოჭილობისთვის ნახევარსფეროებს შორის მოათავსეს ზეთიანი ტყავის შუასადებები და შეაერთეს. ხვრელით ჰაერი გამოდიოდა ნახევარსფეროებიდან. საინტერესოა, რომ თავად გუერიკე ოთხი წლით ადრე, 1650 წელსგამოიგონა ვაკუუმის ტუმბო. ის ასევე გამოსახულია. ჰაერის ამოტუმბვისას, ნახევარსფეროები ატმოსფერული წნევით იკუმშება. მათი ერთმანეთისგან გათიშვის მიზნით გამოიყენეს ცხენების წევის ძალა.
ექსპერიმენტი მაგდებურგის ნახევარსფეროებთან
სანამ გავიგებთ როგორ არის მითითებული ატმოსფერული წნევა, ჩავატაროთ ექსპერიმენტი. ამისთვის გამოვიყენებთ მაგდებურგის ნახევარსფეროების მოდელს. დაამაგრეთ ვაკუუმური ტუმბო ნახევარსფეროს ხვრელზე რეზინის შლანგით. ჩართეთ, გახსენით ონკანი ერთ-ერთ ნახევარსფეროზე. წნევა მათ შორის სივრცეში შემცირდება. შესაბამისად, ნახევარსფეროებზე შიგნიდან მოქმედი ძალა მცირდება, ხოლო გარედან მოქმედი ძალა იზრდება.
ჰაერის ამოტუმბვისას შეუძლებელია ნახევარსფეროების განცალკევება, რადგან ისინი მჭიდროდ ერგებიან ერთმანეთს. გამორთეთ ტუმბო, გამორთეთ რეზინის შლანგი. ჰაერი დაიწყებს შეღწევას ნახევარსფეროებს შორის სივრცეში. შემდეგ ისინი ადვილად დაშორდებიან.
რა ასო წარმოადგენს ჰაერის წნევას
მოდით, შევეცადოთ გამოვთვალოთ ძალა, რომელმაც შეკუმშა ნახევარსფეროები. როდესაც ჰაერს ამოტუმბავთ, მხოლოდ ატმოსფერული წნევის ძალა მოქმედებს ნახევარსფეროებზე. ის შეკუმშავს ნახევარსფეროებს და მიმართულია ღრუ სფეროების შიდა კედლებიდან მათ შორის სივრცის ცენტრისკენ. გერიკეში ნახევარსფეროების დიამეტრი (დ) იყო 35,5 სმ.
იქიდან გამომდინარე, რომ ჩვენ ვერ მოვახერხეთ ნახევარსფეროების გამოყოფა, ცხადი ხდება, რომ წნევის ძალა ძალიან დიდია. თითოეულ მხარეს რვა ცხენიც კი ვერ არღვევდა ამ ნახევარსფეროებს. აქ არის გრავიურა, რომელიც ასახავს ოტო ფონ გერიკეს გამოცდილებას.
რა ასო გამოხატავს ზეწოლას? ასო P. ნორმალური ატმოსფერული წნევა (Patm) არის 100 კილოპასკალი (kPa). ასეთი ძალა მოქმედებს ნახევარსფეროს თითოეულ ნაწილზე. წნევის ძალა F ტოლია ატმოსფერული წნევის ნამრავლისა და ნახევარსფეროების განივი კვეთის ფართობის S..
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 მ)2/4≈10 კნ (კილონიუტონები). ეს არის ერთი ტონიანი ტვირთის წონა, ამიტომ ცხენებმა ვერ შეძლეს ამ ნახევარსფეროების გატეხვა.
ბარომეტრი
როგორ არის მითითებული ატმოსფერული წნევა, ვიცით, მაგრამ როგორ იზომება? ბარომეტრს, რომელიც მე-17 საუკუნის პირველ ნახევარში იტალიელმა ტორიჩელისმა გამოიგონა, ხარვეზები ჰქონდა. მისი ადვილად გატეხვა შეიძლებოდა, ის სავსე იყო შხამიანი ვერცხლისწყლით და ძალიან გინდოდათ მისი წაყვანა სხვადასხვა ადგილას ამინდის პროგნოზირებისთვის.
საჭირო იყო მოწყობილობის გამომუშავება შუშის მილის გარეშე, ანუ სითხის გარეშე. ასეთი ბარომეტრი მხოლოდ ორასი წლის შემდეგ გამოიგონეს და მას ანეროიდი ეწოდა. ეს სიტყვა რუსულად ნათარგმნი ნიშნავს თხევადს. იფიქრეთ რა არის ანეროიდული ბარომეტრი.
ეს არის პატარა მოწყობილობა. Torricelli-ის ვერცხლისწყლის მილისგან განსხვავებით, რომლის სიმაღლეც ერთი მეტრია, ის ადვილად შეიძლება თან იქონიოთ სადაც არ უნდა წახვიდეთ. რა არის შიგნით? მოდით შევხედოთ აფეთქებულ ბარომეტრს.
როგორ არის მითითებული მასში წნევა? მოწყობილობას აქვს საათის ციფერბლატის მსგავსი სასწორი. წნევა კილოპასკალებში მითითებულია ისრით. ციფერბლატის უკან ვხედავთ სამ გაბრტყელ ყუთს. მათგან ჰაერი ამოტუმბულია და შიგნით არის ზამბარა. ეს რომ არ იყოს, ატმოსფერო იქნებოდადამსხვრეული ყუთები. გაზაფხულიდან მოშორებით, ბერკეტი შორდება, ის გადასცემს ყუთების მოძრაობებს. რატომ მოძრაობენ? ყუთებს შეუძლიათ შეცვალონ მათი სისქე. როდესაც ატმოსფერული წნევა უფრო დიდია, ჰაერი შეკუმშავს ყუთებს, მათი სისქე მცირდება. როდესაც წნევა ნაკლებია, ზამბარა სწორდება და ყუთები სქელი ხდება. ბერკეტების მექანიზმის მეშვეობით მოძრაობა გადაეცემა ისრს.
უთხევადი ბარომეტრი მოწყობილობა
ვისწავლეთ, როგორ არის მითითებული წნევა სითხის გარეშე ბარომეტრში და ახლა დავხატავთ მის დიაგრამას.
სამი ყუთი აძლევს მოწყობილობას მეტ სიზუსტეს, მაგრამ პრინციპში ერთი საკმარისია. იგი სპეციალურად მზადდება გოფრირებული, რათა ჰქონდეს სისქის შეცვლის შესაძლებლობა. გახსოვდეთ გოფრირებული და, შესაბამისად, მოქნილი მტვერსასრუტის შლანგები. ყუთის ქვედა ნაწილი მიმაგრებულია ბაზაზე. ზემოდან დამაგრებულია ზამბარა, რომელიც ცდილობს ყუთის გასწორებას ისევე, როგორც ალუმინის სახაზავი, მოხრილის შემთხვევაში, ცდილობს გასწორებას. ატმოსფერული წნევა, პირიქით, ცდილობს ყუთის შეკუმშვას.
როდესაც წნევა იზრდება, ყუთის სისქე მცირდება, რაც ნიშნავს, რომ ბერკეტი აბრუნებს ღერძს. თუ ისარს მიამაგრებთ ღერძს, ის ბრუნავს მარჯვნივ, როდესაც სისქე მცირდება, ხოლო მარცხნივ, როდესაც სისქე იზრდება.
