Մթնոլորտային ճնշումն այն ուժն է, որով օդը ճնշում է Երկրին, մարդուն և նրան շրջապատող ամեն ինչին: Հոդվածը ձեզ կպատմի, թե ինչպես XVII դ. փորձի օգնությամբ առաջին անգամ ցուցադրվել է օդի ճնշման ուժը։ Շատ հետաքրքիր է! Մենք կիմանանք, թե ինչպես է նշվում մթնոլորտային ճնշումը և ինչպես է այն չափվում։
Օտտո ֆոն Գերիկեի փորձը
Որքան մեծ է մթնոլորտային ճնշումը, աշխարհը սովորեց 1654 թ. Դա տեղի է ունեցել Մագդեբուրգ (Գերմանիա) քաղաքի բուրգոմիստ Օտտո ֆոն Գերիկեի շնորհիվ։ Նա ցույց տվեց փորձ, այսպես կոչված, մագդեբուրգյան կիսագնդերի հետ: Հետո չխոսվեց, թե ինչպես է ցուցված օդի ճնշումը, քանի որ դեռ չգիտեին՝ ինչպես չափել այն։ Ինչպես են կիսագնդերը երևում Մագդեբուրգի թանգարանի լուսանկարում։
Սրանք երկու բրոնզե կիսագնդեր են, որոնցից մեկը ամուր է, իսկ երկրորդը՝ անցք: Սեղմության համար կիսագնդերի միջև դրվել է յուղապատ կաշվե միջադիր և միացվել: Օդը դուրս է մղվել անցքի միջով կիսագնդերից: Հետաքրքիր է, որ ինքը՝ Գերիկեն, չորս տարի առաջ՝ 1650 թհորինել է վակուումային պոմպը: Նա նույնպես պատկերված է: Երբ օդը դուրս է մղվել, կիսագնդերը սեղմվել են մթնոլորտային ճնշման պատճառով։ Նրանց միմյանցից անջատելու համար նրանք օգտագործում էին ձիերի ձգողական ուժը։
Փորձ Մագդեբուրգի կիսագնդերի հետ
Մինչ կիմանանք, թե ինչպես է նշվում մթնոլորտային ճնշումը, կատարենք փորձ։ Դրա համար մենք կօգտագործենք Մագդեբուրգի կիսագնդերի մոդելը։ Ռետինե գուլպանով կիսագնդի անցքին ամրացրեք վակուումային պոմպ: Միացրեք այն, բացեք ծորակը կիսագնդերից մեկի վրա։ Նրանց միջև ընկած տարածության ճնշումը կնվազի: Հետևաբար, ներսից կիսագնդերի վրա ազդող ուժը նվազում է, իսկ դրսից ազդող ուժը մեծանում է։
Օդը մղելու ընթացքում անհնար է բաժանել կիսագնդերը, քանի որ դրանք սերտորեն տեղավորվում են միմյանց հետ: Անջատեք պոմպը, անջատեք ռետինե գուլպանը: Օդը կսկսի մտնել կիսագնդերի միջև ընկած տարածություն: Հետո նրանք հեշտությամբ կբաժանվեն։
Ի՞նչ տառ է ներկայացնում օդի ճնշումը
Փորձենք հաշվարկել այն ուժը, որը սեղմել է կիսագնդերը։ Երբ մենք օդ ենք մղում, կիսագնդերի վրա գործում է միայն մթնոլորտային ճնշման ուժը: Այն սեղմում է կիսագնդերը և ուղղվում է սնամեջ գնդերի ներքին պատերից դեպի նրանց միջև տարածության կենտրոն։ Գերիկեում կիսագնդերի (դ) տրամագիծը 35,5 սմ էր։
Ելնելով այն փաստից, որ մենք չկարողացանք բաժանել կիսագնդերը, պարզ է դառնում, որ ճնշման ուժը շատ մեծ է։ Նույնիսկ ութ ձի յուրաքանչյուր կողմում չէր կարող կոտրել այս կիսագնդերը: Ահա մի փորագրություն, որը ցույց է տալիս Օտտո ֆոն Գերիկեի փորձը:
Ի՞նչ տառ է ներկայացնում ճնշումը: P տառը. Նորմալ մթնոլորտային ճնշումը (Patm) 100 կիլոպասկալ է (կՊա): Նման ուժը գործում է կիսագնդի յուրաքանչյուր մասի վրա։ Ճնշման F ուժը հավասար է մթնոլորտային ճնշման արտադրյալին և կիսագնդերի S հատման մակերեսին։
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 մ)2/4≈10 կՆ (կիլոնյուտոն): Սա մեկ տոննա բեռի կշիռ է, ուստի ձիերը չկարողացան կոտրել այս կիսագնդերը։
Բարոմետր
Ինչպե՞ս է նշվում մթնոլորտային ճնշումը, գիտենք, բայց ինչպե՞ս է այն չափվում։ Բարոմետրը, որը հորինել է իտալացի Տորիչելին 17-րդ դարի առաջին կեսին, ուներ թերություններ։ Այն հեշտությամբ կարելի էր կոտրել, այն լցված էր թունավոր սնդիկով, և դուք իսկապես ուզում էիք այն տանել տարբեր վայրեր՝ եղանակը կանխատեսելու համար։
Պետք էր սարքել առանց ապակե խողովակի, այսինքն՝ առանց հեղուկի։ Նման բարոմետրը հայտնագործվեց միայն երկու հարյուր տարի անց և այն անվանվեց աներոիդ։ Ռուսերեն թարգմանված այս բառը նշանակում է առանց հեղուկի: Մտածեք, թե ինչ է իրենից ներկայացնում աներոիդ բարոմետրը։
Սա փոքր սարք է: Ի տարբերություն Torricelli սնդիկի խողովակի, որն ունի մեկ մետր բարձրություն, այն հեշտությամբ կարելի է ձեզ հետ տանել ուր էլ որ գնաք: Ի՞նչ կա դրա ներսում: Եկեք նայենք բարոմետրի պայթեցմանը:
Ինչպե՞ս է նշվում դրա ճնշումը: Սարքն ունի ժամացույցի ժամացույցի նման սանդղակ: Կիլոպասկալներով ճնշումը նշվում է սլաքով: Ցուցանակի հետևում մենք տեսնում ենք երեք հարթեցված տուփ: Դրանցից օդ է դուրս մղվում, իսկ ներսում աղբյուր կա։ Եթե դա չլիներ, մթնոլորտը կլիներմանրացված տուփեր. Գարնանից այն կողմ լծակը հեռանում է, փոխանցում է տուփերի շարժումները։ Ինչու են նրանք շարժվում: Արկղերը կարող են փոխել իրենց հաստությունը: Երբ մթնոլորտային ճնշումն ավելի մեծ է, օդը սեղմում է տուփերը, դրանց հաստությունը նվազում է։ Երբ ճնշումը պակաս է, զսպանակը ուղղվում է, և տուփերը դառնում են ավելի հաստ: Լծակների մեխանիզմի միջոցով շարժումը փոխանցվում է սլաքին։
Անհեղուկ բարոմետր սարք
Մենք իմացանք, թե ինչպես է ճնշումը նշվում առանց հեղուկի բարոմետրում, և այժմ մենք գծում ենք դրա գծապատկերը:
Երեք տուփը սարքին տալիս է ավելի մեծ ճշգրտություն, բայց սկզբունքորեն մեկը բավարար է։ Այն հատուկ պատրաստված է ծալքավոր, որպեսզի կարողանա փոխել իր հաստությունը։ Հիշեք ծալքավոր և հետևաբար ճկուն փոշեկուլների գուլպաները: Տուփի ստորին հատվածը կցվում է հիմքին: Նրա վերևում ամրացված է զսպանակ, որը փորձում է ուղղել տուփը այնպես, ինչպես ալյումինե քանոնը, եթե ծռվել է, փորձում է ուղղել: Մթնոլորտային ճնշումը, ընդհակառակը, փորձում է սեղմել տուփը։
Երբ ճնշումը մեծանում է, տուփի հաստությունը նվազում է, ինչը նշանակում է, որ լծակը պտտում է առանցքը: Եթե սլաք կցեք առանցքին, այն կպտտվի դեպի աջ, երբ հաստությունը նվազում է, և ձախ, երբ հաստությունը մեծանա:
