Հենց «մթնոլորտային ճնշում» հասկացությունից բխում է, որ օդը պետք է քաշ ունենա, այլապես չէր կարող ճնշում գործադրել ոչ մի բանի վրա։ Բայց մենք դա չենք նկատում, մեզ թվում է, թե օդն անկշիռ է։ Մթնոլորտային ճնշման մասին խոսելուց առաջ պետք է ապացուցել, որ օդը քաշ ունի, պետք է ինչ-որ կերպ կշռել այն։ Ինչպե՞ս դա անել: Հոդվածում մանրամասն կդիտարկենք օդի քաշը և մթնոլորտային ճնշումը՝ դրանք ուսումնասիրելով փորձերի օգնությամբ։
Փորձ
Օդը կկշռենք ապակե տարայի մեջ։ Այն մտնում է տարայի մեջ պարանոցի ռետինե խողովակով։ Փականը փակում է գուլպանը, որպեսզի օդը չմտնի դրա մեջ: Մենք օդը հեռացնում ենք նավից, օգտագործելով վակուումային պոմպ: Հետաքրքիր է, որ պոմպի առաջընթացի հետ պոմպի ձայնը փոխվում է: Որքան քիչ օդ է մնում կոլբայի մեջ, այնքան ավելի հանգիստ է աշխատում պոմպը: Որքան երկար ենք դուրս մղում օդը, այնքան ճնշումը անոթում նվազում է։
Երբ ամբողջ օդը հեռացվի,փակեք ծորակը, սեղմեք գուլպանը՝ օդի մատակարարումը արգելափակելու համար: Կոլբն առանց օդի կշռեք, ապա բացեք ծորակը։ Օդը կմտնի բնորոշ սուլիչով, և նրա քաշը կավելացվի կոլբայի քաշին։
Նախ դատարկ անոթը փակ ծորակով դրեք մնացորդի վրա: Տարայի ներսում վակուում կա, կշռենք։ Եկեք բացենք ծորակը, օդը ներս կգնա, և նորից կշռենք կոլբայի պարունակությունը։ Լցված և դատարկ կոլբայի քաշի տարբերությունը կլինի օդի զանգվածը։ Դա պարզ է:
Օդի քաշը և մթնոլորտային ճնշումը
Այժմ անցնենք հաջորդ խնդրի լուծմանը։ Օդի խտությունը հաշվարկելու համար հարկավոր է նրա զանգվածը բաժանել ծավալով։ Կոլբայի ծավալը հայտնի է, քանի որ այն նշված է կոլբայի կողքին։ ρ=mօդ /V. Պետք է ասեմ, որ այսպես կոչված բարձր վակուում ստանալու համար, այսինքն՝ նավի մեջ օդի իսպառ բացակայությունը, շատ ժամանակ է պետք։ Եթե կոլբը 1,2 լ է, դա մոտավորապես կես ժամ է։
Մենք պարզեցինք, որ օդը զանգված ունի. Երկիրը ձգում է այն, և հետևաբար նրա վրա գործում է ձգողության ուժը։ Օդը ցած է մղում գետնին օդի քաշին հավասար ուժով։ Մթնոլորտային ճնշում, հետևաբար, գոյություն ունի: Այն արտահայտվում է տարբեր փորձարկումներով։ Եկեք անենք դրանցից մեկը։
ներարկիչի փորձ
Վերցրեք դատարկ ներարկիչ, որին ամրացված է ճկուն խողովակ: Ներարկիչի մխոցն իջեցրեք և գուլպանը ընկղմեք ջրով տարայի մեջ: Քաշեք մխոցը վերև, և ջուրը կսկսի բարձրանալ խողովակի միջով՝ լցնելով ներարկիչը: Ինչու՞ ջուրը, որը ձգվում է ներքև, դեռևս բարձրանում է մխոցի հետևից:
Անոթում այն ազդում է վերևից ներքևՄթնոլորտային ճնշում. Նշենք այն Patm: Համաձայն Պասկալի օրենքի՝ մթնոլորտի ճնշումը հեղուկի մակերեսի վրա փոխանցվում է անփոփոխ։ Այն տարածվում է բոլոր կետերում, ինչը նշանակում է, որ խողովակի ներսում կա նաև մթնոլորտային ճնշում, և ջրի շերտի վերևում գտնվող ներարկիչում կա վակուում (անօդ տարածություն), այսինքն՝ P \u003d 0: Այսպիսով, ստացվում է, որ մթնոլորտային ճնշումը ճնշում է ջրի վրա ներքևից, բայց մխոցից բարձր ճնշում չկա, քանի որ այնտեղ դատարկություն կա։ Ճնշման տարբերության պատճառով ջուրը մտնում է ներարկիչ։
Փորձ սնդիկի հետ
Օդի քաշը և բարոմետրիկ ճնշումը. Որքա՞ն են դրանք: Միգուցե դա մի բան է, որը կարելի է անտեսել: Չէ՞ որ մեկ խորանարդ մետր երկաթի զանգվածը 7600 կգ է, իսկ օդի մեկ խորանարդ մետրը՝ ընդամենը 1,3 կգ։ Հասկանալու համար եկեք փոփոխենք մեր կատարած փորձը։ Ներարկիչի փոխարեն վերցրեք խողովակով խցանով փակված շիշը։ Միացրեք խողովակը պոմպին և սկսեք օդ մղել:
Ի տարբերություն նախորդ փորձի, մենք վակուում ենք ստեղծում ոչ թե մխոցի տակ, այլ շշի ողջ ծավալում։ Անջատեք պոմպը և միևնույն ժամանակ շշի խողովակն իջեցրեք ջրով տարայի մեջ։ Մենք կտեսնենք, թե ինչպես ջուրը խողովակի միջով լցրեց շիշը ընդամենը մի քանի վայրկյանում՝ բնորոշ ձայնով։ Բարձր արագությունը, որով նա «պայթել» է շիշը, ցույց է տալիս, որ մթնոլորտային ճնշումը բավականին մեծ արժեք է։ Փորձն է դա ապացուցում։
Առաջին անգամ չափել է իտալացի գիտնական Տորիչելլիի մթնոլորտային ճնշումը՝ օդի քաշը։ Նա նման փորձ ուներ. Ես վերցրի 1 մ երկարությամբ մի փոքր ավելի երկարությամբ ապակե խողովակ, մի ծայրով փակված: Սնդիկով լցրեց մինչև ծայրը։ հետոՀետո վերցրեց սնդիկով անոթը, մատով սեղմեց դրա բաց ծայրը, շուռ տվեց խողովակը և ընկղմեց տարայի մեջ։ Եթե մթնոլորտային ճնշում չլիներ, ապա ամբողջ սնդիկը դուրս կթափվեր, բայց դա տեղի չունեցավ։ Այն մասամբ դուրս է եկել, սնդիկի մակարդակը նստել է 760 մմ բարձրության վրա։
Դա տեղի ունեցավ այն պատճառով, որ մթնոլորտը ճնշում էր տարայի սնդիկի վրա: Հենց այս պատճառով է, որ մեր նախորդ փորձերի ժամանակ ջուրը մղվում էր խողովակի մեջ, ինչի պատճառով ջուրը հետևում էր ներարկիչին: Բայց այս երկու փորձերի ժամանակ մենք վերցրեցինք ջուր, որի խտությունը ցածր է։ Սնդիկը մեծ խտություն ունի, ուստի մթնոլորտային ճնշումը կարողացավ բարձրացնել սնդիկը, բայց ոչ մինչև ամենավերին մասը, այլ ընդամենը 760 մմ:
Պասկալի օրենքի համաձայն՝ սնդիկի վրա գործադրվող ճնշումը փոխանցվում է նրա բոլոր կետերին անփոփոխ։ Սա նշանակում է, որ խողովակի ներսում կա նաև մթնոլորտային ճնշում։ Բայց մյուս կողմից, այս ճնշումը հավասարակշռված է հեղուկ սյունակի ճնշմամբ: Սնդիկի սյունակի բարձրությունը նշանակենք h. Կարելի է ասել, որ մթնոլորտային ճնշումը գործում է ներքևից վեր, իսկ հիդրոստատիկ ճնշումը՝ վերևից ներքև։ Մնացած 240 մմ-ը դատարկ է։ Ի դեպ, այս վակուումը կոչվում է նաև Տորիչելի դատարկություն։
Բանաձև և հաշվարկ
Մթնոլորտային ճնշում Patm հավասար է հիդրոստատիկ ճնշմանը և հաշվարկվում է ρptgh բանաձևով: ρrt=13600 կգ/մ3: g=9,8 Ն/կգ. h=0,76 մ Patm=101,3 կՊա: Սա բավականին մեծ գումար է։ Սեղանի վրա դրված թղթի վրա ճնշում է 1 Պա, իսկ մթնոլորտային ճնշումը 100000 պասկալ է։ Ստացվում է, որ դուք պետք է դնեք100,000 թերթ թուղթ մեկը մյուսի վրա՝ նման ճնշում առաջացնելու համար: Հետաքրքիր է, այնպես չէ՞: Մթնոլորտային ճնշումը և օդի քաշը շատ բարձր են, ուստի փորձի ժամանակ ջուրը նման ուժով մղվել է շշի մեջ։
