Атмосферное давление. Урок 13

На метеостанциях атмосферное давление измеряется с помощью того же прибора. ртутные барометры потому что они являются наиболее точными. Они работают по тому же принципу, что и изобретение Торричелли.

Атмосферное давление. Урок 13

Земля притягивает молекулы воздуха под действием силы тяжести. Они обладают массой и поэтому создают давление как в самой атмосфере, так и на ее границах с различными телами на поверхности Земли. Атмосферное давление – это сила, с которой воздух давит на поверхность Земли и все предметы на ней.

Атмосферное давление изменяется с высотой в зависимости от погодных условий, таких как температура воздуха и вертикальное движение воздушных масс (конвекция). У поверхности Земли оно составляет около 10 5 Па (в международной системе (СИ) давление измеряется в паскалях – русское: Па, международное: Pa).

На нормальное атмосферное давление принимается за давление столба ртути высотой 76 см и сечением 1 см 2 на уровне моря на широте 45° C при температуре 0 °C. Она равна 760 мм рт. ст. (101325 Па, но фактически принимается за 100 000 Па) -. равна 1 атмосфере (атм.)..

Традиционно атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, современные эквиваленты – миллибары и гектопаскали. Один паскаль – это давление 1 ньютона (Н) на 1 м 2 площади поверхности.

Интересно, что среднее давление атмосферы на поверхности Марса в 160 раз меньше, чем на поверхности Земли.

Мы часто забываем, что воздух имеет вес. У поверхности Земли воздух имеет плотность 1,29 кг/м3. Даже Галилей доказал, что воздух имеет массу. А его ученик, Эванджелиста Торричелли, сумел доказать, что воздух действует на все тела на поверхности Земли. Это давление стало называться атмосферным.

Понятие и природа атмосферного давления

Атмосферное давление – это сила, действующая на поверхность. Другими словами, в любой точке атмосферы давление равно массе столба воздуха, находящегося выше, а основание равно единице.

Единицей атмосферного давления является паскаль (Па), который соответствует силе в 1 ньютон (Н), действующей на поверхность площадью 1 м2 (1 Па = 1 Н/м2). В метрологии атмосферное давление выражается в гектопаскалях (гПа) с точностью до 0,1 гПа. В свою очередь, 1 гПа равен 100 Па.

До недавнего времени единицами измерения атмосферного давления были миллибар (мбар) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.). Давление измеряется на всех метеорологических станциях. Для создания наземных синоптических карт, отражающих погодные условия в данный момент времени, давление на уровне станции выравнивается со значениями на уровне моря. Это позволяет выявить области высокого и низкого атмосферного давления (антициклоны и циклоны), а также атмосферные фронты.

Среднее атмосферное давление на уровне моря, которое определяется на широте 45 градусов, при температуре воздуха 0 градусов, составляет 1013,2 гПа. Это значение принимается за стандартное и называется “нормальным давлением”.

Готовые проекты со схожей тематикой

Влияние атмосферного давления на наш организм неизбежно, резкие изменения атмосферного давления влияют на самочувствие человека, особенно страдают метеозависимые люди. Конечно, мы не можем уменьшить влияние атмосферного давления на здоровье человека, но мы можем помочь собственному организму. Чтобы правильно организовать свой день, распределить время между работой и отдыхом, может помочь умение измерять атмосферное давление, знать народные приметы, пользоваться бытовой техникой.

История измерения атмосферного давления

Мы живем на дне огромного воздушного океана, называемого атмосферой. Все изменения, происходящие в атмосфере, обязательно отражаются на людях, их здоровье, образе жизни, ведь люди – неотъемлемая часть природы. Каждый из факторов, определяющих погоду: атмосферное давление, температура, влажность, содержание озона и кислорода в воздухе, радиоактивность, магнитные бури и т.д. оказывает прямое или косвенное влияние на благополучие и здоровье человека. Давайте сосредоточимся на атмосферном давлении.

Атмосферное давление – это давление атмосферы на все объекты внутри нее и на поверхность Земли.

В 1640 году великий герцог Тосканы решил построить фонтан на террасе своего дворца и приказал забирать воду из близлежащего озера с помощью всасывающего насоса. Приезжие флорентийские мастера сказали, что это невозможно, потому что вода должна всасываться на высоту более 32 футов (более 10 метров). Они не смогли объяснить, почему вода не может быть засосана на такую высоту. Князь попросил великого итальянского ученого Галилео Галилея изучить этот вопрос. Хотя ученый был уже стар и болен и не мог заниматься своими экспериментами, он предположил, что решение проблемы заключается в определении веса воздуха и его давления на поверхность воды озера. Ученик Галилея, Эванджелиста Торричелли, занялся этим вопросом. Чтобы проверить гипотезу своего учителя, он провел свой знаменитый эксперимент. Он наполнил ртутью стеклянную трубку длиной 1 метр, запаянную с одного конца, а затем, плотно закрыв открытый конец трубки, перевернул ее в чашку с ртутью. Часть ртути вылилась из пробирки, часть осталась. Над ртутью было создано безвоздушное пространство. Атмосфера оказывает давление на ртуть в чашке, ртуть в трубке также оказывает давление на ртуть в чашке, поскольку существует равновесие, эти давления равны. Вычислить давление ртути в трубке – значит вычислить давление атмосферы. Если атмосферное давление повышается или понижается, столбик ртути в трубке соответственно повышается или понижается. Это позволило создать единицу измерения атмосферного давления – мм рт. ст. – миллиметра ртути. Наблюдая за уровнем ртути в трубке, Торричелли заметил, что уровень меняется, то есть он не постоянен и зависит от изменений погоды. Если давление повышается, то погода хорошая: холодно зимой и жарко летом. Если давление быстро падает, это означает, что ожидается облачность и воздух насыщен влагой. Трубка Торричелли с прикрепленной к ней линейкой – первый прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр. (Приложение 1)

Другие ученые также создали барометры: Роберт Гук, Роберт Бойль, Эмиль Марриот. Водяные барометры были разработаны французским ученым Блезом Паскалем и немецким мэром Магдебурга Отто фон Герике. Высота такого барометра составляла более 10 метров.

Для измерения давления используются различные единицы: мм рт. ст. в системе СИ Паскаля, физические атмосферы.

Взаимосвязь между погодой и атмосферным давлением

В романе Жюля Верна “Пятнадцатилетний капитан” есть интересное описание того, как понимать показания барометра.

Капитан Хул, хороший метеоролог, научил его разбираться в показаниях барометра”. Мы вкратце расскажем вам, как пользоваться этим замечательным инструментом.

1. Когда после длительного периода хорошей погоды барометр начинает быстро и неуклонно падать, это верный предвестник дождя. Однако если хорошая погода сохраняется очень долго, ртутный индекс может падать в течение двух-трех дней, и только тогда произойдут заметные изменения в атмосфере. В таких случаях, чем больше времени проходит между началом падения ртутного столба и началом дождя, тем дольше продлится дождливая погода.
2. И наоборот, если во время длительного периода дождей барометр начинает медленно, но неуклонно подниматься, можно смело предсказывать наступление хорошей погоды. И хорошая погода продержится тем дольше, чем больше времени пройдет между началом повышения ртутного столба и первым ясным днем.
3. В обоих случаях изменение погоды, следующее сразу за подъемом или падением ртутного столба, длится очень короткое время.
4. Если барометр медленно, но неуклонно поднимается в течение двух-трех дней или более, это признак хорошей погоды, даже если все эти дни непрерывно идет дождь, и наоборот. Но если барометр медленно поднимается в дождливые дни и тут же начинает падать при хорошей погоде, то хорошая погода продлится недолго, и наоборот.
5. Весной и осенью резкое падение барометра предвещает ветреную погоду. Летом, когда очень жарко, он предвещает грозу. Зимой, особенно после продолжительного похолодания, резкое падение ртутного столбика указывает на скорое изменение направления ветра, сопровождающееся оттепелью и дождем. И наоборот, подъем ртутного столба во время продолжительного похолодания свидетельствует о выпадении снега.
6. Частые колебания ртутного индекса, то вверх, то вниз, никогда не следует рассматривать как признак приближающихся длительных периодов сухой или дождливой погоды. Только постепенное и медленное снижение или повышение ртутного индекса будет предвещать наступление длительного периода стабильной погоды.
7. Когда в конце осени, после долгого периода ветров и дождей, барометр начинает подниматься, это предвещает северные ветры и приход морозов.

Это общие выводы, которые можно сделать на основании показаний этого ценного прибора. Дик Сэнд отлично разбирался в предсказаниях барометра и много раз убеждался в их правильности. Он ежедневно проверял свой барометр, чтобы изменения погоды не застали его врасплох”.

Я проводил наблюдения за изменениями погоды и атмосферного давления. И я укрепился в своем убеждении, что такая взаимосвязь существует.

Наш организм приспособлен к жизни при нормальном атмосферном давлении, и, к сожалению, любое изменение внешнего давления влияет на наше самочувствие.

Изменения атмосферного давления

Торричелли также заметил, что уровень столба ртути не остается на одном месте, он меняется: либо увеличивается, либо уменьшается. На основании ежедневных наблюдений ученый пришел к выводу, что если давление повышается, то столбик ртути в трубке также поднимается, и наоборот. В целом, колебания атмосферного давления связаны с изменениями погоды. Если давление упадет, ожидаются дожди и ветер. Если давление повышается, ожидайте улучшения погоды, а зимой – прохладной погоды.

Простой расчет показывает, что сила атмосферного давления на поверхность обычной тетради равна 3000 Н. Почему же так легко поднять блокнот? Это происходит потому, что силы давления воздуха в верхней и нижней частях ноутбука уравновешивают друг друга, и при подъеме ноутбука приходится преодолевать только вес самого ноутбука.

Атмосферное давление и эксперимент Торричелли

Атмосфера Земли представляет собой смесь различных газов, удерживаемых вблизи планеты действием гравитации на их молекулы, которые движутся одновременно и непрерывно, создавая давление. Это давление называется атмосферное давление.

Существование атмосферного давления можно доказать с помощью простых экспериментов.

На что влияет атмосферное давление?

Если взять трубку с плунжером, опустить ее одним концом в сосуд с водой и поднять плунжер вверх, то вода будет подниматься за плунжером (рис. 102). Это возможно только в том случае, если давление воды в сосуде больше, чем давление под поршнем. Из-за давления веса вода не может подняться, так как уровень воды под поршнем выше, чем в сосуде, и поэтому его давление выше. Вода должна вылиться обратно в сосуд. Поэтому к жидкости в резервуаре прикладывается дополнительное давление, величина которого больше, чем давление жидкости в столбе воды под поршнем. Это давление создается молекулами атмосферного воздуха. Действуя на свободную поверхность воды, атмосферное давление передается одинаково во всех направлениях в соответствии с законом Паскаля.

Поскольку под поршнем нет воздуха, вода будет поступать в трубку под неравномерным давлением.

Каково значение атмосферного давления?

Значение атмосферного давления довольно велико. Это можно проверить в ходе многих экспериментов.

Возьмите два полых полушария с хорошо обработанными поверхностями поперечного сечения. Один из них имеет специальный штуцер с краном, через который можно откачать воздух.

Подвесьте одну из полусфер на штатив, прикрепите к ней снизу другую полусферу и начните откачивать воздух из полости насосом через кран. Нижнее полушарие будет плотно прижиматься к верхнему полушарию. Это возможно только в том случае, если давление внутри шара меньше давления снаружи.

В результате работы воздушного насоса, который откачивает воздух, давление внутри полушарий уменьшается, в то время как внешнее давление остается прежним. Поэтому нижнее полушарие будет сильно давить на верхнее. SK

Значение силы при определенном снижении давления в шаре можно оценить по весу груза, который можно удержать, если подвесить его к нижней полусфере. Если открыть подъемник и впустить воздух в шар, то нижняя полусфера и груз упадут.

Как началось изучение атмосферного давления?

Подобный эксперимент был проведен и описан в 1654 году немецким физиком Отто Герике, мэром Магдебурга.

Отто Герике (1602-1686) был немецким физиком, который экспериментально изучал атмосферное давление. Используя “магдебургские полушария”, он продемонстрировал влияние атмосферного давления. Он также изучал электрические явления и объяснял природу трения. Он сконструировал первую электрическую машину.

Это событие осталось в истории науки благодаря фигурной гравюре того времени (рис. 103).

В современном производстве используется множество устройств, основанных на действии атмосферного давления. Чтобы рассчитать их результаты, необходимо знать значение атмосферного давления.

Метод измерения атмосферного давления был впервые предложен итальянским ученым Эванджелистой Торричелли.

Эванджелиста Торричелли (1608-1647) был итальянским ученым. Он первым измерил атмосферное давление с помощью сконструированного им ртутного барометра. Он доказал, что высота столба ртути в барометре равна приблизительно. высота столба воды.

Он обнаружил, что если закрытую с одной стороны трубку полностью заполнить ртутью, перевернуть вверх дном и опустить в емкость с ртутью, то выльется только часть ртути (рис. 104). Высота столба ртути в его экспериментах составляла около 760 мм. Результаты эксперимента позволили сделать вывод, что давление столба ртути уравновешивается атмосферным давлением, действующим на свободную поверхность ртути в сосуде. Атмосферное давление при таких условиях называется нормальный. С тех пор наука ввела единицу измерения атмосферного давления – миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.).

Как рассчитать атмосферное давление

Выразим величину давления 760 мм ртутного столба (нормального) в системных единицах давления паскалях. Из предыдущих параграфов мы знаем, что давление жидкости рассчитывается по формуле:

Принимая во внимание, что плотность ртути получаем

При копировании любых материалов с сайта evkova.org, пожалуйста, указывайте активную ссылку на www.evkova.org.

Сайт создан командой педагогов на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи.

Сайт написан, поддерживается и управляется командой учителей

Whatsapp и логотип Whatsapp являются торговыми марками корпорации WhatsApp LLC.

Данный веб-сайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой в понимании статьи 437 Гражданского кодекса Российской Федерации. Анна Евкова не предоставляет никаких услуг.

В химии. стандартное атмосферное давление С 1982 года, согласно рекомендации IUPAC [5], атмосферное давление принимается равным ровно 100 кПа. атмосферное давление является одной из важнейших характеристик состояния атмосферы. В спокойной атмосфере давление в любой точке равно весу столба воздуха единичного сечения.

Уравнение с уровнем моря

Давление калибруется по уровню моря на всех метеорологических станциях, передающих синоптические телеграммы. Для получения сопоставимости давлений на станциях, расположенных на разных высотах, давления наносятся на синоптические карты с привязкой к одной точке отсчета – уровню моря. При применении давления к уровню моря используется сокращенная формула Лапласа: z₂-z₁=18400(1+λt)lg(p₁/p₂). То есть, зная давление и температуру на уровне моря z₂ можно найти давление (p₁) на уровне моря (z₁=0).

Расчет давления на высоте h от давления на уровне моря P_o и температуру воздуха T:

где P_o – давление Па на уровне моря [Па]; M – молярная масса сухого воздуха 0,029 [кг/моль]; g – ускорение Земли 9,81 [м/с²]; R – универсальная газовая постоянная 8,31 [Дж/моль К]; T – абсолютная температура воздуха [К], T = t + 273, где t – температура в °C; h – высота над уровнем моря [м].

На малых высотах каждые 12 м высоты снижают атмосферное давление на 1 мм рт. ст. На больших высотах эта закономерность нарушается [1] .

• Барометр. Типы и эксплуатация. Применение и регулировка. Характеристики.
• Паскаль (единица) – Паскаль (единица).
• Как и откуда берутся молнии: типы, физическая природа, причины. Физика атмосферы.
• Какая буква в физике обозначает давление?.
• Единицы измерения давления следующие. Каковы единицы измерения давления?.
• Измерительный инструмент – это инструмент для измерения. Что такое измерительный инструмент?.
• Измерители температуры воздуха – характеристики и особенности современных измерительных приборов.