Гіпермаркет знань >> Фізика і астрономія >> Фізика 7 клас >> Вимірювання атмосферного тиску. Дослід Торрічеллі

Ми знаємо, що повітряна оболонка Землі надає на всі знаходяться в ній тіла деякий тиск . Це тиск називається атмосферним. Наскільки вона велика?

Формула тиску р = рgh для розрахунку атмосферного тиску не підходить, так як атмосферне повітря не має постійної щільністю (вона на різних висотах різна) і не має певної висоти (у атмосфери немає різкого розмежування). Проте дізнатися, чому дорівнює атмосферний тиск , можна, можливо.

як виміряти тиск атмосфери, вперше здогадався італійський вчений Е. Торрічеллі. запропонований ним досвід був здійснений в 1643 р учнем Галілея В. Вівіані. У цьому досвіді використовувалася запаяна з одного кінця скляна трубка завдовжки близько 1 м. Її наповнили ртуттю і, закривши пальцем (щоб ртуть не вилилася завчасно), перевернувши, опустили в широку чашу зі ртуттю. Після того як трубку відкрили, частина ртуті з неї вилилася та в її верхній частині утворилося безповітряний простір - "торрічелліевой порожнеча" (рис. 118). При цьому висота стовпа ртуті в трубці виявилася рівною приблизно 760 мм (якщо відраховувати її від рівня ртуті в чаші).

Малюнок 118. торрічелліевой порожнеча.
Результати цього досвіду Торрічеллі пояснив наступним чином. "До цих пір, - писав він, - існувала думка, ніби сила , Що не дозволяє ртуті, всупереч її природному властивості, падати вниз, знаходиться всередині верхньої частини трубки, тобто полягає або в порожнечі, або в речовині гранично розрідженому. Однак я стверджую, що це сила - зовнішня - і що сила береться ззовні. На поверхню рідини, що знаходиться в чаші, діють своєю вагою 50 миль повітря. Що ж дивного, якщо ртуть ... піднімається настільки, щоб врівноважити тяжкість зовнішнього повітря ".

Отже, атмосферний тиск дорівнює тиску стовпа в трубці:

Якби ці тиску були рівні, то ртуть не знаходять б в рівновазі: при рртуті> РАТМ ртуть виливалася б з трубки в чашу, а при рртуті <РАТМ ртуть піднімалася б по трубці вгору.

Тому тиск атмосфери можна вимірювати висотою відповідного ртутного стовпа (вираженої зазвичай в міліметрах). Якщо, наприклад, кажуть, що в якомусь місці атмосферний тиск дорівнює 760 мм рт.ст., то це означає, що повітря в даному місці виробляє такий же тиск, яке виробляє вертикальний стовп ртуті висотою 760 мм. Велика висота ртутного стовпа відповідає і більшого атмосферного тиску, менша - меншого.

Якщо прикріпити до трубки з ртуттю, що використовувалася в досвіді Торрічеллі, вертикальну шкалу, то вийде найпростіший прилад для вимірювання атмосферного тиску - ртутний барометр (від грецького слова "Барос" - тяжкість).

Спостерігаючи за висотою ртутного стовпа в трубці, Торрічеллі несподівано для себе помітив, що атмосферний тиск постійно і в залежності "від теплоти або холоду" (як писав він сам) висота стовпа ртуті виявляється різною.

В даний час тиск атмосфери, що дорівнює тиску стовпа ртуті висотою 760 мм при температурі 0 ° С, прийнято називати нормальним атмосферним тиском.

Щоб розрахувати цей тиск в паскалях, скористаємося формулою гідростатичного тиску:

Підставляючи в цю формулу значення р = 13595,1 кг / м3 (щільність ртуті при 0 ° С), g = 9,80665 м / с2 (прискорення вільного падіння) і h = 760 мм = 0,76 м (висота стовпа ртуті, відповідна нормальному атмосферному тиску), отримаємо наступну величину:
р = 101 325 Па.

Це і є нормальний атмосферний тиск.

Атмосферний тиск, близьке до нормального, спостерігається зазвичай в місцевостях, які перебувають на рівні моря. Зі збільшенням висоти над рівнем моря (наприклад, в горах) тиск зменшується.

Досліди Торрічеллі зацікавили багатьох вчених - його сучасників. Коли про них дізнався Паскаль, він повторив їх з різними рідинами (маслом, вином і водою). На малюнку 119 зображено водяний барометр, створений Паскалем 1646 р Стовп води, що врівноважує тиск атмосфери, виявився набагато вище стовпа ртуті.

Малюнок 119. Водяний барометр.

У 1648 р за дорученням Паскаля Ф. Пер'є виміряв висоту стовпа ртуті в барометрі біля підніжжя і на вершині гори Пюї-де-Дом і повністю підтвердив припущення Паскаля про те, що атмосферний тиск залежить від висоти: на вершині гори стовп ртуті виявився менше на 84,4 мм. Для того щоб не залишилося ніяких сумнівів в тому, що тиск атмосфери знижується зі збільшенням висоти над Землею, Паскаль зробив ще кілька дослідів, але вже в Парижі: внизу і нагорі собору Нотр-Дам, вежі Сен-Жак, 90 сходинками, а також високого будинки з опублікував в брошурі рівноваги рідин ".

Велику популярність здобули також досліди німецького фізика Отто фон Геріке (1602-1686). До висновку про існування атмосферного тиску він прийшов незалежно від Торрічеллі (про досліди якого він дізнався із запізненням на дев'ять років). Відкачуючи якось повітря з тонкостінного металевого кулі, Геріке раптом побачив, як ця куля сплюснувся. Розмірковуючи над причиною аварії, він зрозумів, що розплющення кулі сталося під дією тиску навколишнього повітря.

Відкривши атмосферний тиск, Геріке побудував близько фасаду свого будинку в м Магдебурзі водяний барометр , В якому на поверхні рідини плавала фігурка у вигляді чоловічка, що вказує на ділення, нанесені на склі.

У 1654 р Геріке, бажаючи переконати всіх в існуванні атмосферного тиску, справив знаменитий досвід з "магдебурзькими півкулями". На демонстрації досвіду були присутні імператор Фердинанд III і члени Регенсбургського рейхстагу. В їх присутності з порожнини між двома складеними разом металевими півкулями викачали повітря. При цьому сили атмосферного тиску так сильно притиснули ці півкулі один до одного, що їх не змогли роз'єднати кілька пар коней (рис. 120).

Малюнок 120. Досвід з "магдебурзькими півкулями".
Питання.

1. Чому тиск атмосфери не можна розрахувати так само, як розраховують тиск рідини на дно посудини?

2. Розкажіть про досвід Торрічеллі.

3. Що означає запис: "Атмосферний тиск дорівнює 780 мм рт. Ст."?

4. Як називають прилад для вимірювання атмосферного тиску?

5. Який тиск називають нормальним атмосферним тиском? Чому воно так само?

6. Як змінюється атмосферний тиск при збільшенні висоти над Землею? Чому?
Експериментальні завдання.

1. Занурте стакан в воду, переверніть його під водою догори дном і потім повільно витягуйте з води. Чому, поки краю склянки знаходяться під водою, вода залишається в склянці (не виливається)?

2. Наповніть склянку водою, закрийте аркушем паперу і, підтримуючи лист рукою, швидко переверніть склянку догори дном. Якщо тепер відняти руку від паперу, то вода зі склянки не виллється. Папір залишиться як би приклеєною до країв склянки. Чому?
С.В. Громов, І.А. Вітчизна, Фізика 7 клас

Відіслано читачами з інтернет-сайтів

бібліотека фізики , Уроки фізики, програма з фізики, конспекти уроків фізики, підручники з фізики, готові домашні завдання

зміст уроку конспект уроку

опорний каркас презентація уроку акселеративного методи інтерактивні технології Практика завдання і вправи самоперевірка практикуми, тренінги, кейси, квести домашні завдання дискусійні питання риторичні питання від учнів Ілюстрації аудіо-, відео- та мультимедіа фотографії, картинки графіки, таблиці, схеми гумор, анекдоти, приколи, комікси притчі, приказки, кросворди, цитати Доповнення реферати статті фішки для допитливих шпаргалки підручники основні і додаткові словник термінів інші Удосконалення підручників та уроків виправлення помилок в підручнику оновлення фрагмента в підручнику елементи новаторства на уроці заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів ідеальні уроки календарний план на рік методичні рекомендації програми обговорення Інтегровані уроки

Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, Напишіть нам .

Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - освітній форум .