Մթնոլորտը գազային ամպ է, որը շրջապատում է Երկիրը: Օդի քաշը, որի բարձրությունը գերազանցում է 900 կմ-ը, հզոր ազդեցություն է ունենում մեր մոլորակի բնակիչների վրա։ Մենք դա չենք զգում՝ որպես բնական վիճակ ընդունելով կյանքը օդային օվկիանոսի հատակին: Մարդը անհարմարություն է զգում լեռներում բարձրանալիս։ Թթվածնի պակասը արագ հոգնածություն է առաջացնում։ Միևնույն ժամանակ մթնոլորտային ճնշումը զգալիորեն փոխվում է։
Ֆիզիկան զբաղվում է մթնոլորտային ճնշման, դրա փոփոխության և Երկրի մակերեսի վրա ազդեցության հետ:
Ավագ դպրոցի ֆիզիկայի դասընթացում զգալի ուշադրություն է դարձվում մթնոլորտի գործողության ուսումնասիրությանը։ Սահմանման առանձնահատկությունները, կախվածությունը բարձրությունից, ազդեցությունը առօրյա կյանքում կամ բնության մեջ տեղի ունեցող գործընթացների վրա, բացատրվում են մթնոլորտի գործողության մասին գիտելիքների հիման վրա:
Ե՞րբ են մարդիկ սկսում ուսումնասիրել մթնոլորտային ճնշումը: 6-րդ դասարան՝ մթնոլորտի առանձնահատկություններին ծանոթանալու ժամանակը: Այս գործընթացը շարունակվում է ավագ դպրոցի մասնագիտացված դասարաններում։
Ուսումնառության պատմություն
Մթնոլորտային օդի ճնշումը հաստատելու առաջին փորձերը կատարվել են 1643 թվականին՝ իտալացի ավետարանչի առաջարկով։Տորիչելլի. Մի ծայրով կնքված ապակե խողովակը լցված էր սնդիկով: Մյուս կողմից փակվելով՝ այն իջեցվել է սնդիկի մեջ։ Խողովակի վերին մասում սնդիկի մասնակի արտահոսքի պատճառով առաջացել է դատարկ տարածություն, որն ստացել է հետևյալ անվանումը՝ «Տորիսելյան դատարկ»։
Այս ժամանակ բնական գիտության մեջ գերիշխում էր Արիստոտելի տեսությունը, որը կարծում էր, որ «բնությունը վախենում է դատարկությունից»: Նրա հայացքների համաձայն՝ չի կարող լինել մատերիայով չլցված դատարկ տարածություն։ Ուստի երկար ժամանակ փորձում էին ապակե խողովակի մեջ դատարկության առկայությունը բացատրել այլ հարցերով։
Կասկած չկա, որ սա դատարկ տարածություն է, այն չի կարելի ոչնչով լցնել, քանի որ փորձի սկզբում սնդիկը ամբողջությամբ լցրել է գլան։ Եվ դուրս հոսելով՝ թույլ չի տվել, որ այլ նյութեր լցվեն թափուր տեղը։ Բայց ինչո՞ւ ամբողջ սնդիկը չի լցվել անոթի մեջ, որովհետև դրա համար նույնպես խոչընդոտներ չկան: Եզրակացությունն ինքնին հուշում է. սնդիկը խողովակում, ինչպես հաղորդակցվող անոթներում, նույն ճնշումն է ստեղծում անոթի սնդիկի վրա, ինչ դրսից: Նույն մակարդակում միայն մթնոլորտն է շփվում սնդիկի մակերեսի հետ: Նրա ճնշումն է, որ թույլ չի տալիս նյութը դուրս թափվել ձգողականության ազդեցության տակ: Հայտնի է, որ գազը ստեղծում է նույն գործողությունը բոլոր ուղղություններով: Այն ազդում է նավի սնդիկի մակերեսի վրա:
Սնդիկի գլանի բարձրությունը մոտավորապես 76 սմ է։ Նկատվում է, որ այս ցուցանիշը ժամանակի ընթացքում տատանվում է, հետևաբար՝ մթնոլորտային ճնշումը փոխվում է։ Այն կարելի է չափել սնդիկի սմ-ով։սյունակ (կամ միլիմետրերով):
Ո՞ր միավորներն օգտագործել:
Միավորների միջազգային համակարգը միջազգային է, ուստի այն չի ներառում միլիմետր սնդիկի օգտագործումը: Արվեստ. ճնշումը որոշելիս. Մթնոլորտային ճնշման միավորը սահմանվում է այնպես, ինչպես դա տեղի է ունենում պինդ մարմիններում և հեղուկներում: Ճնշման չափումը պասկալներով ընդունված է SI-ում։
1 Պա-ի համար վերցվում է այնպիսի ճնշում, որը ստեղծվում է 1 Ն ուժով 1 մ տարածքի վրա2.
Որոշեք, թե ինչպես են չափման միավորները կապված: Հեղուկ սյունակի ճնշումը սահմանվում է հետևյալ բանաձևով՝ p=ρgh. Սնդիկի խտությունը ρ=13600 կգ/մ3: Վերցնենք 760 միլիմետր երկարությամբ սնդիկի սյունը որպես հղման կետ: Այստեղից՝
r=13600 կգ/մ3×9,83 Ն/կգ×0,76 մ=101292,8 Պա
Մթնոլորտային ճնշումը պասկալներով գրանցելու համար հաշվի առեք՝ 1 մմ Hg:=133,3 Պա.
Խնդիրների լուծման օրինակ
Որոշեք այն ուժը, որով մթնոլորտը գործում է 10x20 մ չափի տանիքի մակերևույթի վրա։ Մթնոլորտի ճնշումը ենթադրվում է 740 մմ Hg։Սբ.
p=740 մմ Hg, a=10 մ, b=20 մ.
Վերլուծություն
Ազդեցության ուժը որոշելու համար պետք է մթնոլորտային ճնշումը սահմանել պասկալներով: Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ 1 միլիմետր ս.ս. հավասար է 133,3 Պա, մենք ունենք հետևյալը՝ p=98642 Pa։
Որոշում
Օգտագործեք ճնշումը որոշելու բանաձևը՝
p=F/s, Քանի որ տանիքի մակերեսը տրված չէ, ենթադրենք, որ այն ուղղանկյուն է։ Այս ցուցանիշի տարածքը որոշվում է բանաձևով՝
s=ab.
Փոխարինել տարածքի արժեքըհաշվարկման բանաձև՝
p=F/(ab), որտեղից՝
F=պաբ.
Հաշվել՝ F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN:
Պատասխան․ տան տանիքում մթնոլորտի ճնշման ուժը 1,97 ՄՆ է։
Չափման մեթոդներ
Մթնոլորտային ճնշման փորձարարական որոշումը կարող է իրականացվել սնդիկի սյունակի միջոցով: Եթե դրա կողքին ամրացնեք կշեռքը, ապա հնարավոր է դառնում շտկել փոփոխությունները։ Սա սնդիկի ամենապարզ բարոմետրն է։
Եվանգելիստա Տորիչելլին էր, ով զարմացավ՝ նկատելով մթնոլորտի գործողության փոփոխությունները՝ այս գործընթացը կապելով ջերմության և ցրտի հետ:
Մթնոլորտային ճնշումը ծովի մակերևույթի մակարդակում՝ 0 աստիճան Ցելսիուսում, կոչվում էր օպտիմալ։ Այս արժեքը 760 մմ Hg է: Նորմալ մթնոլորտային ճնշումը պասկալներով համարվում է հավասար 105 Պա.
Հայտնի է, որ սնդիկը բավականին վնասակար է մարդու առողջության համար։ Արդյունքում, բաց սնդիկի բարոմետրերը չեն կարող օգտագործվել: Մյուս հեղուկները շատ ավելի քիչ խիտ են, ուստի հեղուկով լցված խողովակը պետք է բավականաչափ երկար լինի:
Օրինակ, Բլեզ Պասկալի ստեղծած ջրի սյունը պետք է լինի մոտ 10 մ բարձրություն: Անհարմարությունն ակնհայտ է։
Անհեղուկ բարոմետր
Ուշագրավ առաջընթաց է բարոմետրեր պատրաստելիս հեղուկից հեռանալու գաղափարը: Մթնոլորտի ճնշումը որոշող սարք ստեղծելու ունակությունն իրականացվում է աներոիդ բարոմետրերում։
Այս հաշվիչի հիմնական մասը հարթ էտուփ, որտեղից օդը դուրս է մղվում: Որպեսզի այն չսեղմվի մթնոլորտի կողմից, մակերեսը պատրաստվում է ծալքավոր։ Արկղը միացված է զսպանակների համակարգով սլաքին, որը ցույց է տալիս սանդղակի վրա ճնշման արժեքը: Վերջինս կարող է ավարտվել ցանկացած միավորով։ Մթնոլորտային ճնշումը կարելի է չափել պասկալներով համապատասխան չափման սանդղակով։
Բարձրացման բարձրություն և մթնոլորտային ճնշում
Մթնոլորտի խտության փոփոխությունը, երբ դուք բարձրանում եք, հանգեցնում է ճնշման նվազմանը: Գազի ծրարի անհամասեռությունը թույլ չի տալիս ներդնել փոփոխության գծային օրենք, քանի որ բարձրության բարձրացման հետ ճնշման նվազման աստիճանը նվազում է: Երկրի մակերեսին, երբ այն բարձրանում է, յուրաքանչյուր 12 մետրի համար մթնոլորտի ազդեցությունը նվազում է 1 մմ Hg-ով: Արվեստ. Տրոպոսֆերայում նմանատիպ փոփոխություն տեղի է ունենում յուրաքանչյուր 10,5 մետրում։
Երկրի մակերևույթի մոտ՝ օդանավի բարձրության վրա, հատուկ սանդղակով հագեցած աներոիդը կարող է մթնոլորտային ճնշմամբ որոշել բարձրությունը։ Այս սարքը կոչվում է բարձրաչափ։
Երկրի մակերևույթի վրա տեղադրված հատուկ սարքը թույլ է տալիս սահմանել բարձրաչափը զրոյի, որպեսզի հետագայում կարողանաք օգտագործել այն վերելքի բարձրությունը որոշելու համար։
Խնդիրների լուծման օրինակ
Լեռան ստորոտին բարոմետրը ցույց է տվել 756 միլիմետր սնդիկի մթնոլորտային ճնշում: Ի՞նչ արժեքը կլինի ծովի մակարդակից 2500 մետր բարձրության վրա: Մթնոլորտային ճնշումը պասկալներով գրանցելու համար պահանջվում է:
r1 =756 մմ Hg, H=2500 մ, r2 - ?
Որոշում
H բարձրության վրա բարոմետրի ցուցանիշը որոշելու համար մենք հաշվի ենք առնում, որճնշումը նվազում է 1 մմ Hg-ով: յուրաքանչյուր 12 մետր: Հետևաբար՝
(p1 – p2)×12 մ=H×1 մմ Hg, սկսած՝ -ից
p2=p1 - H×1 մմ Hg/12m=756 մմ Hg - 2500 մ×1 մմ Hg/12 մ=546 մմ Hg
Ստացված մթնոլորտային ճնշումը պասկալներով գրանցելու համար կատարեք հետևյալը.
p2=546×133, 3 Պա=72619 Պա
Պատասխան՝ 72619 Պա.
Մթնոլորտային ճնշում և եղանակ
Օդի մթնոլորտային շերտերի շարժումը Երկրի մակերևույթի մոտ և օդի ոչ միասնական տաքացումը տարբեր տարածքներում հանգեցնում են եղանակային պայմանների փոփոխության մոլորակի բոլոր մասերում։
Ճնշումը կարող է տատանվել 20-35 մմ Hg-ով: երկարաժամկետ հեռանկարում և 2-4 միլիմետր սնդիկի պարունակությամբ: օրվա ընթացքում. Առողջ մարդը չի ընկալում այս ցուցանիշի փոփոխությունները։
Մթնոլորտային ճնշումը, որի արժեքը նորմայից ցածր է և հաճախ փոխվում է, ցույց է տալիս ցիկլոնը, որը ծածկել է որոշակի ցիկլոն: Հաճախ այս երեւույթն ուղեկցվում է ամպամածությամբ և տեղումներով։
Ցածր ճնշումը միշտ չէ, որ անձրևոտ եղանակի նշան է։ Վատ եղանակն ավելի շատ կախված է տվյալ ցուցանիշի աստիճանական նվազումից։
Ճնշման կտրուկ անկում մինչև 74 սանտիմետր Hg: իսկ ներքեւում սպառնում է փոթորիկ, անձրևներ, որոնք կշարունակվեն նույնիսկ այն ժամանակ, երբ ցուցանիշն արդեն սկսում է աճել։
Եղանակի փոփոխությունը դեպի լավը կարելի է ճանաչել հետևյալ նշաններով.
- երկար վատ եղանակից հետո մթնոլորտային ճնշման աստիճանական և կայուն աճ է նկատվում;
- ճնշումը բարձրանում է մառախլապատ, թանձր եղանակին;
- հարավային քամիների ժամանակաշրջանում խնդրո առարկա ցուցանիշը բարձրանում է մի քանի օր անընդմեջ;
- մթնոլորտային ճնշման բարձրացումը քամոտ եղանակի ժամանակ հարմարավետ եղանակի նշան է։
