فشار اتمسفر نیرویی است که با آن هوا بر زمین، انسان و هر چیزی که او را احاطه کرده است فشار می آورد. این مقاله به شما می گوید که چگونه در قرن هفدهم. با کمک آزمایش، نیروی فشار هوا برای اولین بار نشان داده شد. خیلی جالب است! ما یاد خواهیم گرفت که چگونه فشار اتمسفر نشان داده می شود و چگونه اندازه گیری می شود.
Otto von Guericke را تجربه کنید
فشار اتمسفر چقدر بزرگ است، جهان در سال 1654 آموخت. این به لطف مدیر شهر ماگدبورگ (آلمان) Otto von Guericke اتفاق افتاد. او تجربه خود را با نیمکره های به اصطلاح ماگدبورگ نشان داد. سپس صحبتی در مورد نحوه نشان دادن فشار هوا وجود نداشت، زیرا هنوز نمی دانستند چگونه آن را اندازه گیری کنند. چگونه نیمکره ها را می توان در عکس موزه ماگدبورگ مشاهده کرد.
اینها دو نیمکره برنزی هستند که یکی از آنها جامد است و دومی دارای سوراخ است. یک واشر چرمی روغنی برای سفت شدن بین نیمکره ها قرار داده شد و متصل شد. هوا از طریق سوراخ از نیمکره ها خارج می شد. جالب اینجاست که خود گوریکه چهار سال قبل، در سال 1650پمپ خلاء را اختراع کرد. او نیز به تصویر کشیده شده است. وقتی هوا به بیرون پمپ شد، نیمکره ها تحت فشار اتمسفر فشرده شدند. برای اینکه آنها را از یکدیگر جدا کنند، از نیروی کششی اسب ها استفاده کردند.
آزمایش با نیمکره های ماگدبورگ
قبل از اینکه بدانیم فشار اتمسفر چگونه نشان داده می شود، آزمایشی را انجام دهیم. برای آن از مدل نیمکره های ماگدبورگ استفاده خواهیم کرد. یک پمپ خلاء را با یک شلنگ لاستیکی به سوراخ نیمکره وصل کنید. آن را روشن کنید، شیر را روی یکی از نیمکره ها باز کنید. فشار در فضای بین آنها کاهش می یابد. در نتیجه، نیروی وارد بر نیمکره ها از داخل کاهش می یابد و نیروی وارده از خارج افزایش می یابد.
در طول پمپاژ هوا، جدا کردن نیمکره ها غیرممکن است، زیرا آنها به خوبی در کنار هم قرار می گیرند. پمپ را خاموش کنید، شلنگ لاستیکی را جدا کنید. هوا شروع به ورود به فضای بین نیمکره ها می کند. سپس آنها به راحتی جدا می شوند.
چه حرفی نشان دهنده فشار هوا است
بیایید سعی کنیم نیرویی را که نیمکره ها را فشرده کرده است محاسبه کنیم. وقتی هوا را پمپ می کنیم، فقط نیروی فشار اتمسفر روی نیمکره ها اثر می گذارد. نیمکره ها را فشرده می کند و از دیواره های داخلی کره های توخالی به مرکز فضای بین آنها هدایت می شود. قطر نیمکره ها (d) در گوریکه 35.5 سانتی متر بود.
بر اساس این واقعیت که ما نتوانستیم نیمکره ها را از هم جدا کنیم، مشخص می شود که نیروی فشار بسیار زیاد است. حتی هشت اسب در هر طرف نتوانستند این نیمکره ها را بشکنند. در اینجا یک حکاکی است که تجربه اتو فون گوریکه را نشان می دهد.
چه حرفی نشان دهنده فشار است؟ حرف P. فشار معمولی اتمسفر (Patm) 100 کیلو پاسکال (کیلو پاسکال) است. چنین نیرویی بر هر قسمت از نیمکره تأثیر می گذارد. نیروی فشار F برابر است با حاصل ضرب فشار اتمسفر و مساحت سطح مقطع نیمکره های S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3، 14(0.355 متر)2/4≈10 کیلونیوتن (کیلونیوتن). این وزن یک تن بار است، بنابراین اسب ها قادر به شکستن این نیمکره ها نبودند.
فشار سنج
فشار اتمسفر چگونه نشان داده می شود، ما می دانیم، اما چگونه اندازه گیری می شود؟ فشارسنج که توسط توریچلی ایتالیایی در نیمه اول قرن هفدهم اختراع شد، دارای نقص هایی بود. به راحتی شکسته می شد، پر از جیوه سمی بود، و شما واقعاً می خواستید آن را به مکان های مختلف ببرید تا آب و هوا را پیش بینی کنید.
لازم بود دستگاهی بدون لوله شیشه ای یعنی بدون مایع ارائه شود. چنین فشارسنج تنها دویست سال بعد اختراع شد و آنروئید نامیده شد. این کلمه به روسی ترجمه شده به معنای بدون مایع است. در نظر بگیرید که فشارسنج آنروید چیست.
این یک دستگاه کوچک است. برخلاف لوله جیوه ای Torricelli که یک متر ارتفاع دارد، می توان آن را به راحتی هر جا که بروید با خود حمل کنید. داخل آن چیست؟ بیایید نگاهی به فشارسنج انفجاری بیندازیم.
فشار در آن چگونه نشان داده می شود؟ این دستگاه دارای مقیاسی شبیه به صفحه ساعت است. فشار بر حسب کیلو پاسکال با فلش نشان داده می شود. پشت صفحه صفحه ما سه جعبه پهن شده را می بینیم. هوا از آنها خارج می شود و یک فنر در داخل آنها وجود دارد. اگر آنجا نبود، جو می شدجعبه های خرد شده دورتر از فنر، اهرم دور می شود، حرکات جعبه ها را منتقل می کند. چرا حرکت می کنند؟ جعبه ها می توانند ضخامت خود را تغییر دهند. هنگامی که فشار اتمسفر بیشتر است، هوا جعبه ها را فشرده می کند، ضخامت آنها کاهش می یابد. وقتی فشار کمتر می شود، فنر صاف می شود و جعبه ها ضخیم تر می شوند. از طریق مکانیسم اهرم ها، حرکت به فلش منتقل می شود.
دستگاه فشارسنج بدون مایع
ما آموختیم که چگونه فشار در فشارسنج بدون مایع نشان داده می شود و اکنون نمودار آن را ترسیم می کنیم.
سه جعبه دقت بیشتری به دستگاه می دهد، اما در اصل یکی کافی است. برای اینکه قابلیت تغییر ضخامت آن را داشته باشد به طور خاص به صورت موجدار ساخته شده است. شیلنگ های راه راه و بنابراین انعطاف پذیر جاروبرقی را به خاطر بسپارید. پایین جعبه به پایه وصل شده است. یک فنر به بالای آن وصل شده است که سعی می کند جعبه را به همان صورت صاف کند که یک خط کش آلومینیومی در صورت خم شدن سعی می کند صاف شود. فشار اتمسفر، برعکس، سعی می کند جعبه را فشرده کند.
هنگامی که فشار افزایش می یابد، ضخامت جعبه کاهش می یابد، به این معنی که اهرم محور را می چرخاند. اگر فلش را به محور وصل کنید، زمانی که ضخامت کاهش می یابد به سمت راست و زمانی که ضخامت افزایش می یابد به سمت چپ می چرخد.
