ატმოსფერო არის გაზის ღრუბელი, რომელიც გარს აკრავს დედამიწას. ჰაერის წონა, რომლის სიმაღლე აღემატება 900 კმ-ს, ძლიერ გავლენას ახდენს ჩვენი პლანეტის მკვიდრებზე. ჩვენ ამას არ ვგრძნობთ, რა თქმა უნდა, ჰაერის ოკეანის ფსკერზე სიცოცხლეს ვიღებთ. მთაში მაღლა ასვლისას ადამიანი დისკომფორტს გრძნობს. ჟანგბადის ნაკლებობა იწვევს სწრაფ დაღლილობას. ამავდროულად, ატმოსფერული წნევა მნიშვნელოვნად იცვლება.
ფიზიკა ეხება ატმოსფერულ წნევას, მის ცვლილებებს და ზემოქმედებას დედამიწის ზედაპირზე.
უმაღლესი სკოლის ფიზიკის კურსში დიდი ყურადღება ეთმობა ატმოსფეროს მოქმედების შესწავლას. განმარტების თავისებურებები, სიმაღლეზე დამოკიდებულება, ყოველდღიურ ცხოვრებაში ან ბუნებაში მიმდინარე პროცესებზე ზემოქმედება, ახსნილია ატმოსფეროს მოქმედების შესახებ ცოდნის საფუძველზე..
როდის იწყებენ ადამიანები ატმოსფერული წნევის შესწავლას? მე-6 კლასი - ატმოსფეროს თავისებურებების გაცნობის დრო. ეს პროცესი გრძელდება საშუალო სკოლის სპეციალიზებულ კლასებში.
სწავლის ისტორია
პირველი მცდელობები ატმოსფერული ჰაერის წნევის დადგენის შესახებ გაკეთდა 1643 წელს იტალიელი მახარებლის წინადადებით.ტორიჩელი. ერთ ბოლოზე დალუქული მინის მილი სავსე იყო ვერცხლისწყლით. მეორე მხარეს რომ დაიხურა, იგი ვერცხლისწყალში ჩავარდა. მილის ზედა ნაწილში, ვერცხლისწყლის ნაწილობრივი გადინების გამო, წარმოიქმნა ცარიელი სივრცე, რომელმაც მიიღო შემდეგი სახელწოდება: „ტორისელიური სიცარიელე“..
ამ დროისთვის ბუნებისმეტყველებაში დომინირებდა არისტოტელეს თეორია, რომელიც თვლიდა, რომ "ბუნებას ეშინია სიცარიელის". მისი შეხედულებისამებრ, არ შეიძლება იყოს ცარიელი სივრცე, რომელიც არ არის სავსე მატერიით. ამიტომ, ისინი დიდი ხნის განმავლობაში ცდილობდნენ აეხსნათ შუშის მილში სიცარიელის არსებობა სხვა საკითხებით.
უეჭველია, რომ ეს ცარიელი სივრცეა, ის ვერაფრით შეივსება, რადგან ექსპერიმენტის დასაწყისში ვერცხლისწყალმა მთლიანად შეავსო ცილინდრი. და, გადინებით, არ აძლევდა საშუალებას სხვა ნივთიერებებს შეავსოთ ვაკანტური ადგილი. მაგრამ რატომ არ ჩაასხა ჭურჭელში მთელი ვერცხლისწყალი, რადგან ამისთვისაც არ არსებობს დაბრკოლებები? დასკვნა თავისთავად გვთავაზობს: ვერცხლისწყალი მილში, ისევე როგორც საკომუნიკაციო ჭურჭელში, ქმნის იმავე წნევას ვერცხლისწყალზე ჭურჭელში, როგორც რაღაც გარედან. ამავე დონეზე, მხოლოდ ატმოსფერო შედის კონტაქტში ვერცხლისწყლის ზედაპირთან. ეს არის მისი წნევა, რომელიც ხელს უშლის ნივთიერების გადმოღვრას გრავიტაციის გავლენის ქვეშ. ცნობილია, რომ გაზი ქმნის ერთსა და იმავე მოქმედებას ყველა მიმართულებით. ეს გავლენას ახდენს გემის ვერცხლისწყლის ზედაპირზე.
ვერცხლისწყლის ცილინდრის სიმაღლე არის დაახლოებით 76 სმ. შეინიშნება, რომ ეს მაჩვენებელი დროთა განმავლობაში იცვლება, შესაბამისად, იცვლება ატმოსფერული წნევა. მისი გაზომვა შესაძლებელია ვერცხლისწყლის სმ-ში.სვეტი (ან მილიმეტრებში).
რომელი ერთეული გამოვიყენოთ?
ერთეულების საერთაშორისო სისტემა საერთაშორისოა, ამიტომ ის არ გულისხმობს ვერცხლისწყლის მილიმეტრების გამოყენებას. Ხელოვნება. წნევის განსაზღვრისას. ატმოსფერული წნევის ერთეული დაყენებულია ისევე, როგორც ეს ხდება მყარ და სითხეებში. წნევის გაზომვა პასკალებში მიღებულია SI-ში.
1 Pa-სთვის მიღებულია ისეთი წნევა, რომელიც იქმნება 1 N ძალით 1 მ ფართობზე2..
დადგინეთ, როგორ არის დაკავშირებული საზომი ერთეულები. თხევადი სვეტის წნევა დგინდება შემდეგი ფორმულის მიხედვით: p=ρgh. ვერცხლისწყლის სიმკვრივე ρ=13600 კგ/მ3. ავიღოთ 760 მილიმეტრი სიგრძის ვერცხლისწყლის სვეტი, როგორც საცნობარო წერტილი. აქედან:
r=13600 კგ/მ3×9.83 ნ/კგ×0.76 მ=101292.8 პა
ატმოსფერული წნევის პასკალებში ჩასაწერად გაითვალისწინეთ: 1 მმ Hg.=133,3 პა.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითი
დასაზღვრეთ რა ძალით მოქმედებს ატმოსფერო სახურავის ზედაპირზე ზომით 10x20 მ. ატმოსფეროს წნევა ჩავთვალეთ 740 მმ Hg. St.
p=740 მმ Hg, a=10 მ, b=20 მ.
ანალიზი
მოქმედების ძალის დასადგენად, თქვენ უნდა დააყენოთ ატმოსფერული წნევა პასკალებში. იმის გათვალისწინებით, რომ 1 მილიმეტრი Hg. ტოლია 133,3 Pa, გვაქვს შემდეგი: p=98642 Pa.
გადაწყვეტილება
გამოიყენეთ ფორმულა წნევის დასადგენად:
p=F/s, რადგან სახურავის ფართობი არ არის მოცემული, დავუშვათ, რომ ეს არის მართკუთხედი. ამ ფიგურის ფართობი განისაზღვრება ფორმულით:
s=ab.
შეცვალეთ ფართობის მნიშვნელობაგაანგარიშების ფორმულა:
p=F/(ab), საიდანაც:
F=პაბ.
გამოთვლა: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
პასუხი: ატმოსფეროს წნევის ძალა სახლის სახურავზე არის 1,97 MN.
გაზომვის მეთოდები
ატმოსფერული წნევის ექსპერიმენტული განსაზღვრა შეიძლება განხორციელდეს ვერცხლისწყლის სვეტის გამოყენებით. თუ თქვენ დააფიქსირებთ სასწორს მის გვერდით, მაშინ შესაძლებელი გახდება ცვლილებების დაფიქსირება. ეს არის უმარტივესი ვერცხლისწყლის ბარომეტრი.
ეს იყო ევანგელისტა ტორიჩელი, რომელიც გაკვირვებულმა შეამჩნია ატმოსფეროს მოქმედების ცვლილებები, რაც ამ პროცესს სიცხესა და სიცივეს უკავშირებს.
ატმოსფერულ წნევას ზღვის ზედაპირის დონეზე 0 გრადუს ცელსიუსზე ეწოდა ოპტიმალური. ეს მნიშვნელობა არის 760 მმ Hg. ნორმალური ატმოსფერული წნევა პასკალებში ითვლება 105 Pa.
ცნობილია, რომ ვერცხლისწყალი საკმაოდ საზიანოა ადამიანის ჯანმრთელობისთვის. შედეგად, ღია ვერცხლისწყლის ბარომეტრების გამოყენება შეუძლებელია. სხვა სითხეები გაცილებით ნაკლებად მკვრივია, ამიტომ სითხით სავსე მილი საკმარისად გრძელი უნდა იყოს.
მაგალითად, ბლეზ პასკალის მიერ შექმნილი წყლის სვეტი უნდა იყოს დაახლოებით 10 მ სიმაღლეზე. უხერხულობა აშკარაა.
სითხის გარეშე ბარომეტრი
შესანიშნავი წინგადადგმული ნაბიჯია ბარომეტრების დამზადებისას სითხისგან თავის დაღწევის იდეა. ატმოსფეროს წნევის განმსაზღვრელი მოწყობილობის დამზადების უნარი დანერგილია ანეროიდულ ბარომეტრებში.
ამ მრიცხველის ძირითადი ნაწილი ბრტყელიაყუთი, საიდანაც ჰაერი გამოდის. ისე, რომ ატმოსფერო არ დაიწუროს, ზედაპირი გოფრირებულია. ყუთი დაკავშირებულია ზამბარების სისტემით ისრთან, რომელიც მიუთითებს სასწორზე წნევის მნიშვნელობას. ამ უკანასკნელის დამთავრება შესაძლებელია ნებისმიერ ერთეულში. ატმოსფერული წნევა შეიძლება გაიზომოს პასკალებში შესაბამისი საზომი მასშტაბით.
ამწევის სიმაღლე და ატმოსფერული წნევა
ატმოსფეროს სიმკვრივის ცვლილება, როცა აწევთ, იწვევს წნევის შემცირებას. გაზის კონვერტის არაჰომოგენურობა არ იძლევა ცვლილების ხაზოვანი კანონის შემოღებას, რადგან წნევის კლების ხარისხი მცირდება სიმაღლის მატებასთან ერთად. დედამიწის ზედაპირზე, როდესაც ის ამოდის, ყოველ 12 მეტრზე, ატმოსფეროს ეფექტი მცირდება 1 მმ Hg-ით. Ხელოვნება. ტროპოსფეროში მსგავსი ცვლილება ყოველ 10,5 მეტრში ხდება.
დედამიწის ზედაპირთან ახლოს, თვითმფრინავის სიმაღლეზე, სპეციალური სასწორით აღჭურვილ ანეროიდს შეუძლია სიმაღლე განსაზღვროს ატმოსფერული წნევით. ამ მოწყობილობას ეწოდება სიმაღლემეტრი.
დედამიწის ზედაპირზე არსებული სპეციალური მოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ დააყენოთ სიმაღლე ნულზე, რათა მოგვიანებით მისი გამოყენება შეძლოთ აღმართის სიმაღლის დასადგენად.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითი
მთის ძირში ბარომეტრმა აჩვენა 756 მილიმეტრი ვერცხლისწყლის ატმოსფერული წნევა. რა მნიშვნელობა ექნება ზღვის დონიდან 2500 მეტრ სიმაღლეზე? საჭიროა ატმოსფერული წნევის ჩაწერა პასკალებში.
r1 =756 მმ Hg, H=2500 მ, r2 - ?
გადაწყვეტილება
H სიმაღლეზე ბარომეტრის ჩვენების დასადგენად მხედველობაში მივიღებთ იმასწნევა ეცემა 1 მმ Hg-ით. ყოველ 12 მეტრში. ამიტომ:
(p1 – p2)×12 მ=H×1 მმ Hg, საწყისი:
p2=p1 - H×1 მმ Hg/12m=756 mmHg - 2500 მ×1 მმ Hg/12 m=546 mmHg
მიღებული ატმოსფერული წნევის პასკალებში ჩასაწერად გააკეთეთ შემდეგი:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
პასუხი: 72619 Pa.
ატმოსფერული წნევა და ამინდი
ჰაერის ატმოსფერული ფენების მოძრაობა დედამიწის ზედაპირთან და ჰაერის არაერთგვაროვანი გათბობა სხვადასხვა ზონაში იწვევს ამინდის პირობების ცვლილებას პლანეტის ყველა კუთხეში.
წნევა შეიძლება განსხვავდებოდეს 20-35 მმ Hg-ით. გრძელვადიან პერიოდში და ვერცხლისწყლის 2-4 მილიმეტრით. დღის განმავლობაში. ჯანმრთელი ადამიანი ამ ინდიკატორის ცვლილებებს ვერ აღიქვამს.
ატმოსფერული წნევა, რომლის მნიშვნელობა ნორმაზე დაბალია და ხშირად იცვლება, მიუთითებს ციკლონზე, რომელმაც დაფარა გარკვეული ციკლონი. ხშირად ამ ფენომენს თან ახლავს ღრუბლიანობა და ნალექი.
დაბალი წნევა ყოველთვის არ არის წვიმიანი ამინდის ნიშანი. ცუდი ამინდი უფრო მეტად დამოკიდებულია მოცემული ინდიკატორის თანდათანობით შემცირებაზე.
წნევის მკვეთრი ვარდნა 74 სანტიმეტრამდე Hg. და მის ქვემოთ ემუქრება ქარიშხალი, წვიმა, რომელიც გაგრძელდება მაშინაც კი, როდესაც მაჩვენებელი უკვე იწყებს აწევას.
ამინდის უკეთესობისკენ ცვლილება შეიძლება გამოვლინდეს შემდეგი ნიშნებით:
- უამინდობის ხანგრძლივი პერიოდის შემდეგ ატმოსფერული წნევის თანდათანობითი და სტაბილური მატება ხდება;
- წნევა იმატებს ნისლიან ამინდში;
- სამხრეთის ქარის პერიოდში აღნიშნული მაჩვენებელი ზედიზედ რამდენიმე დღე იმატებს;
- ატმოსფერული წნევის მატება ქარიან ამინდში არის კომფორტული ამინდის ნიშანი.
