Впервые опыт доказывающий существование атмосферного давления и его толкование предложил Эванджелиста Торричелли, ученик Галилея, в 1643 г, изучая действие поршневых насосов.
Стеклянную трубку 1 м, запаянную с одного конца, заполняют ртутью.
Затем, плотно закрыв, ее переворачивают и опускают в чашку с ртутью и под ртутью открывают конец трубки.
Часть ртути при этом выливается в чашку, а часть остается в трубке.
Высота столба, оставшейся в трубке ртути, равна примерно 760 мм.
Над ртутью воздуха нет, там безвоздушное пространство.
Торричелли дал объяснение опыта.
Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке. Ртуть находится в равновесии. Значит, давление в трубке на уровне аb равно атмосферному. Если бы оно было больше атмосферного, то ртуть выливалась бы в чашку, а если меньше, то поднималась бы по трубке вверх.
Давление в трубке на уровне ab создается весом столба ртути в трубке, так как в верхней части трубки над ртутью воздуха нет. Отсюда следует, что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке:
pатм = pHg
Измерив высоту столба ртути, можно рассчитать давление ртути, равное атмосферному.
Если атмосферное давление понижается, то понижается и уровень ртути в трубке Торричелли. И наоборот.
На практике часто атмосферное давление измеряют именно в мм.рт.ст.
Давление столба ртути высотой 1 мм:
1мм.рт.ст = g ρHg h = 9.81*13 600*0.001 ≈ 133.3 Па
Наблюдая ежедневно за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли обнаружил, что высота меняется, т.е. атмосферное давление меняется. Он так же заметил связь изменения с изменениями погоды.
Опыт Паскаля
Об опытах Торричелли узнал Паскаль. Он повторил опыт с ртутью и водой и проделал опыт у подножья и на вершине горы. На вершине давление оказалось меньше, чем у подножия. Опыт подтвердил существование атмосферного давления.
Чтобы еще раз доказать, что ртутный столб в опыте Торричелли удерживается атмосферным давлением, Паскаль поставил другой опыт, который образно назвал доказательством пустоты в пустоте.
А – прочный полый стеклянный сосуд, в который впаяны две трубки: одна от барометра Б, другая, с открытыми концами, - от барометра В.
Прибор установлен на тарелку воздушного насоса.
В начале опыта давление в сосуде А равно атмосферному, оно измеряется разностью высот h столбов ртути в барометре Б. В барометре В ртуть стоит на одном уровне.
Затем из сосуда А откачивают воздух.
По мере удаления воздуха уровень ртути в левом колене барометра Б понижается, а в левом колене барометра В повышается.
Когда воздух будет полностью удален из сосуда А, уровень ртути в узкой трубке барометра Б упадет и сравняется с уровнем ртути в его широком колене.
В узкой же трубке барометра В ртуть под действием атмосферного давления поднимается на высоту h.
Опыт Паскаля окончательно опроверг теорию Аристотеля о «боязни пустоты» и подтвердил существование атмосферного давления.
В 1654 г. немецкий инженер Отто фон Герике (мэр Магдебурга) организовал в Магдебурге в присутствии императора Фердинанда III научное представление с Магдебургскими полушариями, между которыми был откачан воздух. Их не могли разорвать две восьмерки лошадей.
ИЗМЕНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ С ВЫСОТОЙ (уч.7кл.стр.106)
См.выше «Атмосферное давление»
В жидкости давление зависит от плотности и высоты столба. Вследствие малой сжимаемости плотность жидкости на разных глубинах почти одинакова.
Сложнее с газами. Газы сильно сжимаемы. Чем сильнее газ сжат, тем больше его плотность и больше производимое им давление (создаваемое ударами его молекул).
Слои воздуха у поверхности Земли сжаты всеми вышележащими. Чем выше, тем менее сжат воздух, тем меньше его плотность. Поэтому зависимость давления воздуха от высоты сложнее, чем в жидкости.
Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 о С, называется нормальным атмосферным давлением.
Нормальное атмосферное давление равно 101300Па = 1013гПа
Чем больше высота над уровнем моря, тем сильнее давление.
При подъеме на 12 м давление уменьшается примерно на 1 мм.рт.ст. (1.33гПа)
ДОБАВИТЬ ФОРМУЛУ ЗАВИСИМОСТИ
Зная зависимость давления от высоты, можно по показанию барометра определить высоту над уровнем моря.
Анероиды, имеющие шкалу, по которой можно отсчитывать высоту, называются высотометрами.
ЗАКОН ПАСКАЛЯ ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ (уч.7кл.стр.85-,176-178)
Давление в жидкости или газе
Закон Паскаля
Гидростатический парадокс (уч.7кл.стр.176-178)
Физическая величина, равная отношению модуля силы, действующей перпендикулярно поверхности к площади это поверхности, называется давлением.
Единица давления – Па (Паскаль)(в честь ученого Блеза Паскаля)
1 Па = 1 Н/м2
1 Па равен давлению, производимому силой в 1 ньютон на площадь в 1 квадратный метр.
Газы, в отличие от твердых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором находятся.
Давление газа на стенки сосуда и на помещенное в газ тело вызывается ударами молекул газа.
При уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.
Давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше его температура, при условии, что масса и объем газа не изменяются
Давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.
Отдельные частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться друг относительно друга по всем направлениям.
Подвижность частиц газа и жидкости объясняет, что давление, производимое на газ или жидкость, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости или газа.
Пример: сжимание газа поршнем. Давление меняется во всем объеме газа.
Закон Паскаля:
Давление производимое на жидкость или газ передается во все стороны без изменений.
Все жидкости и газы передают производимое на них давление во все стороны.
На жидкости действует сила тяжести (для газов это менее заметно). Каждый слой жидкости своим весом давит на нижние слои, которые по закону Паскаля передается по всем направлениям. Следовательно, внутри жидкости существует давление.
В этом можно убедиться на опытах.
Внутри жидкости существует давление и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.
Газы в этом отношении не отличаются от жидкостей, но их плотность и вес малы и «весовое» давление газа во многих случаях можно не учитывать.
Дата добавления: 2015-11-14; просмотров: 503 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Простые механизмы и выигрыш в работе | | | Гидростатический парадокс. Опыт Паскаля. |