A légköri nyomás az az erő, amellyel a levegő nyomja a Földet, az embert és mindent, ami körülveszi. A cikkből kiderül, hogyan a XVII. a kísérlet segítségével először mutatták be a légnyomás erejét. Ez nagyon érdekes! Megtanuljuk, hogyan kell jelezni és mérni a légköri nyomást.
Tapasztalja meg Otto von Guericke-ot
A világ 1654-ben tanulta meg, milyen nagy a légköri nyomás. Ez Magdeburg (Németország) város polgármesterének, Otto von Guerickének köszönhetően történt. Tapasztalatokat mutatott be az úgynevezett magdeburgi féltekékről. Akkor még nem esett szó a légnyomás jelzéséről, mert még mindig nem tudták, hogyan kell mérni. Hogy néznek ki a félgömbök, az a Magdeburgi Múzeumból készült fotón látható.
Ez két bronz félgömb, az egyik tömör, a másikon lyukas. A félgömbök közé olajozott bőrtömítést helyeztek a tömörség érdekében, és összekötötték. A lyukon keresztül levegőt pumpáltak ki a félgömbökből. Érdekes módon maga Guericke négy évvel korábban, 1650-benfeltalálta a vákuumszivattyút. A képen is látható. Amikor a levegőt kiszivattyúzták, a féltekéket a légköri nyomás összenyomta. A lovak vonóerejét használták fel, hogy leválasztsák őket egymástól.
Kísérletezzen magdeburgi féltekékkel
Mielőtt megismerjük a légköri nyomás jelzését, végezzünk egy kísérletet. Ehhez a Magdeburgi féltekék modellt fogjuk használni. Csatlakoztasson egy vákuumszivattyút a félgömb furatához gumitömlővel. Kapcsolja be, nyissa ki a csapot az egyik félgömbön. A köztük lévő térben a nyomás csökkenni fog. Következésképpen a félgömbökre belülről ható erő csökken, a kívülről ható erő pedig nő.
A levegő kiszívása során nem lehet szétválasztani a félgömböket, mivel szorosan illeszkednek egymáshoz. Kapcsolja ki a szivattyút, válassza le a gumitömlőt. A levegő elkezd bejutni a féltekék közötti térbe. Akkor könnyen elválnak egymástól.
Milyen betű jelöli a légnyomást?
Próbáljuk kiszámolni a félgömböket összenyomó erőt. Amikor kiszivattyúzzuk a levegőt, csak a légköri nyomás ereje hat a féltekékre. Összenyomja a félgömböket, és az üreges gömbök belső falaitól a közöttük lévő tér közepébe irányul. A félgömbök (d) átmérője Guericke-ban 35,5 cm volt.
Az alapján, hogy nem tudtuk szétválasztani a félgömböket, világossá válik, hogy a nyomóerő nagyon nagy. Még mindkét oldalon nyolc ló sem tudta feltörni ezeket a félgömböket. Itt van egy metszet, amely Otto von Guericke tapasztalatait illusztrálja.
Milyen betű jelent nyomást? A P betű. A normál légköri nyomás (Patm) 100 kilopascal (kPa). Ilyen erő hat a félteke minden részére. Az F nyomóerő egyenlő a légköri nyomás és az S félgömbök keresztmetszete területének szorzatával.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 m)2/4≈10 kN (kilonewton). Ez egy tonnás rakomány súlya, így a lovak nem tudták feltörni ezeket a félgömböket.
Barométer
Hogyan jelenik meg a légköri nyomás, tudjuk, de hogyan mérik? A barométernek, amelyet az olasz Torricelli talált fel a 17. század első felében, voltak hibái. Könnyen eltörhetett, tele volt mérgező higannyal, és nagyon szeretted volna elvinni különböző helyekre, hogy előre jelezd az időjárást.
Egy üvegcső nélküli, vagyis folyadék nélküli eszközt kellett kitalálni. Egy ilyen barométert csak kétszáz évvel később találtak fel, és aneroidnak hívták. Ez a szó oroszra fordítva azt jelenti, hogy folyadékmentes. Fontolja meg, mi az aneroid barométer.
Ez egy kis eszköz. Ellentétben a Torricelli higanycsővel, amely egy méter magas, könnyen magával viheti, bárhová is megy. Mi van benne? Vessünk egy pillantást a barométer felrobbanására.
Hogyan jelenik meg a benne lévő nyomás? A készülék egy óra számlaphoz hasonló skálával rendelkezik. A kilopascalban kifejezett nyomást nyíl jelzi. A számlap mögött három lapított dobozt látunk. Levegőt pumpálnak ki belőlük, és van benne rugó. Ha nem lenne, a légkör lennezúzott dobozok. A rugótól távolabb a kar eltávolodik, továbbítja a dobozok mozgását. Miért költöznek? A dobozok megváltoztathatják a vastagságukat. Ha a légköri nyomás nagyobb, a levegő összenyomja a dobozokat, vastagságuk csökken. Ha a nyomás kisebb, a rugó kiegyenesedik, és a dobozok vastagabbak lesznek. A karok mechanizmusán keresztül a mozgás a nyílra kerül.
Folyadékmentes barométer
Megtanultuk, hogyan jelzi a nyomást egy folyadékmentes barométer, és most megrajzoljuk a diagramját.
Három doboz nagyobb pontosságot ad a készüléknek, de elvileg egy is elég. Speciálisan hullámosított, hogy képes legyen változtatni a vastagságát. Ne felejtse el a hullámos, és ezért rugalmas porszívótömlőket. A doboz alja az alaphoz van rögzítve. A tetejére egy rugó van rögzítve, ami ugyanúgy próbálja kiegyenesíteni a dobozt, ahogy egy alumínium vonalzó, ha meghajlik, megpróbálja kiegyenesíteni. A légköri nyomás éppen ellenkezőleg, megpróbálja összenyomni a dobozt.
Amikor a nyomás nő, a doboz vastagsága csökken, ami azt jelenti, hogy a kar elfordítja a tengelyt. Ha nyilat rögzít a tengelyhez, az jobbra fog forogni, ha a vastagság csökken, és balra, ha a vastagság nő.
