„ატმოსფერული წნევის“კონცეფციიდან გამომდინარეობს, რომ ჰაერს წონა უნდა ჰქონდეს, წინააღმდეგ შემთხვევაში მას ვერაფერზე ვერ მოახდინა ზეწოლა. მაგრამ ჩვენ ამას ვერ ვამჩნევთ, გვეჩვენება, რომ ჰაერი უწონადია. სანამ ატმოსფერულ წნევაზე ვისაუბრებთ, უნდა დაამტკიცოთ, რომ ჰაერს აქვს წონა, საჭიროა როგორმე აწონოთ იგი. Როგორ გავაკეთო ეს? ჰაერის წონასა და ატმოსფერულ წნევას სტატიაში დეტალურად განვიხილავთ, ექსპერიმენტების დახმარებით შევისწავლით.
გამოცდილება
ჰაერს ავწონით მინის ჭურჭელში. ის კონტეინერში შედის კისერში არსებული რეზინის მილის მეშვეობით. სარქველი ხურავს შლანგს ისე, რომ ჰაერი არ შედის მასში. ჩვენ ვიღებთ ჰაერს ჭურჭლიდან ვაკუუმური ტუმბოს გამოყენებით. საინტერესოა, რომ ტუმბოს პროგრესირებასთან ერთად, ტუმბოს ხმა იცვლება. რაც უფრო ნაკლები ჰაერი რჩება კოლბაში, მით უფრო ჩუმად მუშაობს ტუმბო. რაც უფრო მეტ ხანს ვტუმბავთ ჰაერს, მით უფრო მცირდება წნევა ჭურჭელში.
როცა მთელი ჰაერი ამოღებულია,დახურეთ ონკანი, დაჭერით შლანგი ჰაერის მიწოდების დაბლოკვის მიზნით. აწონეთ კოლბა ჰაერის გარეშე, შემდეგ გახსენით ონკანი. ჰაერი შემოვა დამახასიათებელი სასტვენით და მისი წონა დაემატება კოლბის წონას.
პირველ რიგში მოათავსეთ ცარიელი ჭურჭელი დახურული ონკანით ბალანსზე. კონტეინერის შიგნით არის ვაკუუმი, ავწონოთ. გავხსნათ ონკანი, ჰაერი შევა შიგნით და ისევ ავწონოთ კოლბის შიგთავსი. შევსებული და ცარიელი კოლბის წონას შორის განსხვავება იქნება ჰაერის მასა. ეს მარტივია.
ჰაერის წონა და ატმოსფერული წნევა
ახლა გადავიდეთ შემდეგი პრობლემის გადაჭრაზე. ჰაერის სიმკვრივის გამოსათვლელად, მისი მასა უნდა გაყოთ მოცულობით. კოლბის მოცულობა ცნობილია, რადგან ის მონიშნულია კოლბის გვერდზე. ρ=mჰაერი /V. უნდა ითქვას, რომ ეგრეთ წოდებული მაღალი ვაკუუმის მისაღებად, ანუ ჭურჭელში ჰაერის სრული არარსებობა, დიდი დრო გჭირდებათ. თუ კოლბა არის 1.2 ლ, ეს დაახლოებით ნახევარი საათია.
ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ ჰაერს აქვს მასა. დედამიწა იზიდავს მას და, შესაბამისად, მასზე მოქმედებს მიზიდულობის ძალა. ჰაერი მიწას ჰაერის წონის ტოლი ძალით უბიძგებს. ამრიგად, ატმოსფერული წნევა არსებობს. იგი ვლინდება სხვადასხვა ექსპერიმენტებში. მოდით გავაკეთოთ ერთი მათგანი.
შპრიცის ექსპერიმენტი
აიღეთ ცარიელი შპრიცი, რომელზეც დამაგრებულია მოქნილი მილი. ჩამოწიეთ შპრიცის დგუში და ჩაყარეთ შლანგი წყლის კონტეინერში. აწიეთ დგუში ზევით და წყალი დაიწყებს ამოსვლას მილის მეშვეობით, ავსებს შპრიცს. რატომ ამოდის დგუშის უკან წყალი, რომელიც გრავიტაციით არის ჩამოწეული?
ჭურჭელში ზემოქმედება ზემოდან ქვემოთატმოსფერული წნევა. ავღნიშნოთ ის Patm. პასკალის კანონის მიხედვით, ატმოსფეროს მიერ სითხის ზედაპირზე ზეწოლა გადადის უცვლელად. ის ვრცელდება ყველა წერტილზე, რაც ნიშნავს, რომ მილის შიგნით ასევე არის ატმოსფერული წნევა და შპრიცში არის ვაკუუმი (უჰაერო სივრცე) წყლის ფენის ზემოთ, ანუ P \u003d 0. ასე რომ, გამოდის, რომ ატმოსფერული წნევა წყალს ქვემოდან აწვება, მაგრამ დგუშის ზემოთ წნევა არ არის, რადგან იქ სიცარიელეა. წნევის სხვაობის გამო წყალი ხვდება შპრიცში.
ექსპერიმენტი ვერცხლისწყალთან
ჰაერის წონა და ბარომეტრიული წნევა - რამდენად დიდია ისინი? იქნებ ეს არის რაღაცის უგულებელყოფა? ერთი კუბური მეტრი რკინის მასა ხომ 7600 კგ-ია, ჰაერის ერთ კუბურ მეტრს კი მხოლოდ 1,3 კგ. გასაგებად, მოდით შევცვალოთ ექსპერიმენტი, რომელიც ახლახან ჩავატარეთ. შპრიცის ნაცვლად აიღეთ ბოთლი, რომელიც დახურულია საცობით მილით. შეაერთეთ მილი ტუმბოზე და დაიწყეთ ჰაერის ამოტუმბვა.
წინა გამოცდილებისგან განსხვავებით, ვაკუუმს ვქმნით არა დგუშის ქვეშ, არამედ ბოთლის მთელ მოცულობაში. გამორთეთ ტუმბო და ამავდროულად ჩაუშვით ბოთლის მილი წყლის კონტეინერში. ჩვენ დავინახავთ, თუ როგორ ავსებდა წყალმა ბოთლი მილის მეშვეობით სულ რამდენიმე წამში დამახასიათებელი ხმით. მაღალი სიჩქარე, რომლითაც ის ბოთლში "შევარდა", მიუთითებს იმაზე, რომ ატმოსფერული წნევა საკმაოდ დიდი მნიშვნელობაა. ამას გამოცდილება ადასტურებს.
პირველად გაზომა ატმოსფერული წნევა, ჰაერის წონა იტალიელმა მეცნიერმა ტორიჩელის. მას ჰქონდა ასეთი გამოცდილება. ავიღე შუშის მილი 1 მ-ზე ცოტა მეტი, ერთ ბოლოზე დალუქული. აავსო ვერცხლისწყლით კიდემდე. შემდეგშემდეგ აიღო ვერცხლისწყლიანი ჭურჭელი, თითით დააჭირა ღია ბოლო, მილი გადაატრიალა და ჭურჭელში ჩაასო. ატმოსფერული წნევა რომ არ ყოფილიყო, მაშინ მთელი ვერცხლისწყალი დაიღვარა, მაგრამ ეს ასე არ მოხდა. იგი ნაწილობრივ გადმოვიდა, ვერცხლისწყლის დონე 760 მმ სიმაღლეზე დადგა.
ეს იმიტომ მოხდა, რომ ატმოსფერო ზეწოლას ახდენდა კონტეინერში არსებულ ვერცხლისწყალზე. სწორედ ამ მიზეზით იყო, რომ ჩვენს წინა ექსპერიმენტებში წყალი მილში ჩადიოდა, რის გამოც წყალი შპრიცს მიჰყვებოდა. მაგრამ ამ ორ ექსპერიმენტში ჩვენ ავიღეთ წყალი, რომლის სიმკვრივე დაბალია. ვერცხლისწყალს აქვს მაღალი სიმკვრივე, ამიტომ ატმოსფერულმა წნევამ შეძლო ვერცხლისწყლის აწევა, მაგრამ არა ზევით, არამედ მხოლოდ 760 მმ-ით.
პასკალის კანონის მიხედვით, ვერცხლისწყალზე განხორციელებული წნევა გადაეცემა მის ყველა წერტილს უცვლელად. ეს ნიშნავს, რომ მილის შიგნით ასევე არის ატმოსფერული წნევა. მაგრამ მეორეს მხრივ, ეს წნევა დაბალანსებულია თხევადი სვეტის წნევით. ვერცხლისწყლის სვეტის სიმაღლე h-ით ავღნიშნოთ. შეიძლება ითქვას, რომ ატმოსფერული წნევა მოქმედებს ქვემოდან ზემოდან, ხოლო ჰიდროსტატიკური წნევა მოქმედებს ზემოდან ქვემოდან. დარჩენილი 240 მმ ცარიელია. სხვათა შორის, ამ ვაკუუმს ასევე უწოდებენ ტორიჩელის სიცარიელეს.
ფორმულა და გამოთვლები
ატმოსფერული წნევა Patm უდრის ჰიდროსტატიკური წნევას და გამოითვლება ფორმულით ρptgh. ρrt=13600 კგ/მ3. გ=9,8 ნ/კგ. h=0,76 მ. Patm=101,3 კპა. ეს საკმაოდ დიდი თანხაა. ქაღალდის ფურცელი, რომელიც დევს მაგიდაზე, წარმოქმნის წნევას 1 Pa, ხოლო ატმოსფერული წნევა არის 100,000 პასკალი. გამოდის, რომ თქვენ უნდა დააყენოთ100 000 ფურცელი ქაღალდი ერთიმეორეზე ასეთი წნევის შესაქმნელად. საინტერესოა, არა? ატმოსფერული წნევა და ჰაერის წონა ძალიან მაღალია, ამიტომ ექსპერიმენტის დროს წყალი ბოთლში ასეთი ძალით ჩასვეს.
