چگونه فشار اتمسفر را بر حسب پاسکال اندازه گیری کنیم؟ فشار اتمسفر معمولی بر حسب پاسکال چقدر است؟

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 17:45

اتمسفر یک ابر گازی است که زمین را احاطه کرده است. وزن هوا که ارتفاع آن بیش از 900 کیلومتر است، تأثیر قدرتمندی بر ساکنان سیاره ما دارد. ما این را احساس نمی‌کنیم و حیات را در ته اقیانوس هوا به‌عنوان امری طبیعی می‌پذیریم. فرد هنگام بالا رفتن از کوه ها احساس ناراحتی می کند. کمبود اکسیژن باعث خستگی سریع می شود. در همان زمان، فشار اتمسفر به طور قابل توجهی تغییر می کند.

فیزیک با فشار اتمسفر، تغییرات آن و تأثیر آن بر سطح زمین سر و کار دارد.

در دوره فیزیک دبیرستان توجه قابل توجهی به مطالعه کنش جو می شود. ویژگی های تعریف، وابستگی به ارتفاع، تأثیر بر فرآیندهایی که در زندگی روزمره یا در طبیعت رخ می دهد، بر اساس دانش در مورد عمل جو توضیح داده شده است.

افراد از چه زمانی مطالعه فشار اتمسفر را شروع می کنند؟ کلاس ششم - زمان آشنایی با ویژگی های جو. این روند در کلاس های تخصصی دبیرستان ادامه دارد.

سابقه مطالعه

اولین تلاش برای تعیین فشار هوای اتمسفر در سال 1643 به پیشنهاد انجیلیست ایتالیایی انجام شد.توریچلی یک لوله شیشه ای مهر و موم شده در یک انتها با جیوه پر شده بود. پس از بسته شدن از طرف دیگر، به جیوه کاهش یافت. در قسمت بالایی لوله، به دلیل خروج جزئی جیوه، فضای خالی ایجاد شد که نام زیر را دریافت کرد: "خلأ توریسل".

در این زمان، نظریه ارسطو در علوم طبیعی غالب شد، که معتقد بود "طبیعت از پوچی می ترسد." بر اساس دیدگاه او، هیچ فضای خالی وجود ندارد که پر از ماده نباشد. بنابراین مدتها سعی می کردند وجود خلاء در یک لوله شیشه ای را با موارد دیگری توضیح دهند.

شکی نیست که این یک فضای خالی است، نمی توان آن را با چیزی پر کرد، زیرا در آغاز آزمایش، جیوه به طور کامل استوانه را پر کرد. و بیرون ریختن، اجازه نداد مواد دیگر جای خالی را پر کنند. اما چرا تمام جیوه در ظرف ریخته نشد، زیرا هیچ مانعی برای این کار وجود ندارد؟ نتیجه خود را نشان می دهد: جیوه در لوله، مانند رگ های ارتباطی، همان فشاری را بر روی جیوه موجود در رگ ایجاد می کند که چیزی از خارج است. در همان سطح، فقط جو با سطح جیوه در تماس است. این فشار اوست که از ریختن ماده تحت تأثیر گرانش جلوگیری می کند. گاز شناخته شده است که عمل یکسانی را در همه جهات ایجاد می کند. این روی سطح جیوه در رگ تأثیر می گذارد.

ارتفاع سیلندر جیوه تقریباً 76 سانتی متر است. ملاحظه می شود که این شاخص در طول زمان تغییر می کند، بنابراین فشار اتمسفر تغییر می کند. می توان آن را در سانتی متر جیوه اندازه گیری کرد.ستون (یا بر حسب میلی متر).

از کدام واحدها استفاده کنیم؟

سیستم بین المللی واحدها بین المللی است، بنابراین شامل استفاده از میلی متر جیوه نمی شود. هنر هنگام تعیین فشار واحد فشار اتمسفر به همان روشی تنظیم می شود که در جامدات و مایعات اتفاق می افتد. اندازه گیری فشار بر حسب پاسکال در SI پذیرفته شده است.

برای 1 Pa، چنین فشاری گرفته می شود که با نیروی 1 نیوتن در هر ناحیه 1 متر ایجاد می شود2.

نحوه ارتباط واحدهای اندازه گیری را تعیین کنید. فشار ستون مایع طبق فرمول زیر تنظیم می شود: p=ρgh. چگالی جیوه ρ=13600 kg/m3. بیایید ستونی از جیوه به طول 760 میلی متر را به عنوان نقطه مرجع در نظر بگیریم. از اینجا:

r=13600 kg/m3×9.83 N/kg×0.76 متر=101292.8 Pa

برای ثبت فشار اتمسفر بر حسب پاسکال، 1 میلی متر جیوه را در نظر بگیرید.=133.3 Pa.

نمونه ای از حل مسئله

تعیین نیرویی که اتمسفر بر روی سطح سقفی به ابعاد 10x20 متر وارد می کند. فشار اتمسفر 740 میلی متر جیوه در نظر گرفته می شود. St.

p=740 میلی‌متر جیوه، a=10 متر، b=20 متر.

تحلیل

برای تعیین نیروی عمل، باید فشار اتمسفر را بر حسب پاسکال تنظیم کنید. با در نظر گرفتن این واقعیت که 1 میلی متر جیوه. برابر با 133.3 Pa، موارد زیر را داریم: p=98642 Pa.

تصمیم

از فرمول برای تعیین فشار استفاده کنید:

p=F/s،

از آنجایی که مساحت سقف مشخص نیست، بیایید آن را یک مستطیل فرض کنیم. مساحت این شکل با فرمول تعیین می شود:

s=ab.

مقدار ناحیه را جایگزین کنیدفرمول محاسبه:

p=F/(ab)، از آنجا:

F=pab.

محاسبه: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1.97 MN.

پاسخ: نیروی فشار جو در پشت بام خانه 1.97 MN است.

روش های اندازه گیری

تعیین آزمایشی فشار اتمسفر را می توان با استفاده از ستون جیوه انجام داد. اگر ترازو را در کنار آن ثابت کنید، اصلاح تغییرات ممکن می شود. این ساده ترین فشارسنج جیوه است.

این اوانجلیستا توریچلی بود که از توجه به تغییرات در عملکرد جو متعجب شد و این فرآیند را با گرما و سرما مرتبط کرد.

فشار اتمسفر در سطح دریا در صفر درجه سانتیگراد بهینه نامیده شد. این مقدار 760 میلی متر جیوه است. فشار معمولی اتمسفر بر حسب پاسکال برابر با 105 Pa در نظر گرفته می شود.

مشخص است که جیوه برای سلامتی انسان بسیار مضر است. در نتیجه نمی توان از فشارسنج های جیوه باز استفاده کرد. سایر مایعات چگالی بسیار کمتری دارند، بنابراین لوله پر از مایع باید به اندازه کافی بلند باشد.

برای مثال، ستون آب ایجاد شده توسط بلز پاسکال باید حدود 10 متر ارتفاع داشته باشد. ناراحتی آشکار است.

فشارسنج بدون مایعات

یک گام قابل توجه به جلو، ایده دور شدن از مایع در هنگام ساخت فشارسنج است. توانایی ساخت دستگاهی برای تعیین فشار اتمسفر در فشارسنج های آنروید پیاده سازی شده است.

قسمت اصلی این متر صاف استجعبه ای که هوا از آن خارج می شود. به طوری که توسط جو فشرده نشود، سطح را موجدار می کنند. جعبه توسط سیستمی از فنرها به فلشی که مقدار فشار روی ترازو را نشان می دهد متصل می شود. دومی را می توان در هر واحدی فارغ التحصیل کرد. فشار اتمسفر را می توان با پاسکال با مقیاس اندازه گیری مناسب اندازه گیری کرد.

ارتفاع بالابر و فشار اتمسفر

تغییر چگالی جو در هنگام بالا آمدن منجر به کاهش فشار می شود. ناهمگنی پوشش گاز اجازه معرفی یک قانون خطی تغییر را نمی دهد، زیرا درجه کاهش فشار با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. در سطح زمین، با بالا آمدن آن، به ازای هر 12 متر، اثر جو 1 میلی متر جیوه کاهش می یابد. هنر در تروپوسفر، هر 10.5 متر یک تغییر مشابه اتفاق می افتد.

در نزدیکی سطح زمین، در ارتفاع هواپیما، یک آنروید مجهز به مقیاس مخصوص می تواند ارتفاع را با فشار اتمسفر تعیین کند. این دستگاه ارتفاع سنج نامیده می شود.

دستگاه ویژه ای روی سطح زمین به شما امکان می دهد ارتفاع سنج را روی صفر تنظیم کنید تا بعداً بتوانید از آن برای تعیین ارتفاع صعود استفاده کنید.

نمونه ای از حل مسئله

در پای کوه، فشارسنج فشار اتمسفر 756 میلی متر جیوه را نشان داد. در ارتفاع 2500 متری از سطح دریا چه مقدار خواهد بود؟ برای ثبت فشار اتمسفر بر حسب پاسکال لازم است.

r₁ =756 میلی‌متر جیوه، H=2500 متر، r_{2 - ?}

تصمیم

برای تعیین میزان فشارسنج در ارتفاع H، این را در نظر می گیریمفشار 1 میلی متر جیوه کاهش می یابد. هر 12 متر بنابراین:

(p₁ – p_{2)×12 متر=H×1 میلی‌متر جیوه، از:}

p₂=p_{1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg}

برای ثبت فشار اتمسفر به دست آمده بر حسب پاسکال، موارد زیر را انجام دهید:

p_{2=546×133، 3 Pa=72619 Pa}

پاسخ: 72619 Pa.

فشار اتمسفر و آب و هوا

حرکت لایه های جوی هوا در نزدیکی سطح زمین و گرم شدن غیر یکنواخت هوا در مناطق مختلف منجر به تغییر شرایط آب و هوایی در تمام نقاط کره زمین می شود.

فشار می تواند بین 20-35 میلی متر جیوه تغییر کند. در دراز مدت و با 2-4 میلی متر جیوه. در طول روز. یک فرد سالم تغییرات این شاخص را درک نمی کند.

فشار اتمسفر که مقدار آن کمتر از حد نرمال است و اغلب تغییر می کند، نشان دهنده سیکلونی است که سیکلونی خاصی را پوشانده است. اغلب این پدیده با ابر و بارندگی همراه است.

فشار پایین همیشه نشانه هوای بارانی نیست. آب و هوای بد بیشتر به کاهش تدریجی شاخص مورد نظر بستگی دارد.