Атмосферное давление

 


Как узнать о том, что воздух имеет вес? Как изменяются объем и вес воздуха в зависимости от нагрева и охлаждения?


 

1. Как образуется атмосферное давление? В результате многих опытов было установлено, что воздух имеет вес. В этом можно лег­ко убедиться.

 


Постелите на стол газету. Под нее приблизительно на середину положите деревянную линейку. 2/3 длины линейки должно быть под газетой, а 1/3 - вы­ходить из-за края стола. Теперь нужно ударить кулаком по краю линейки, газе­та не сдвинется с места. Если удар сильный, то, возможно, линейка сломается. Это происходит оттого, что при ударе по линейке оказали сопротивление не только газета сверху, но и вес воздуха над ней.



Весь воздушный слой на каждый квадратный сантиметр поверх­ности Земли давит весом 1 кг 33 г. Поверхность тела человека сред­него роста приблизительно 15 ООО см2. На него оказывается давле­ние 15 500 кг, или более 15 т. Ладонь человека около 150 см2, воздух оказывает давление на нее весом 150 кг. Это примерно общий вес двух человек. Но мы не ощущаем такого давления, потому что внут­реннее давление нашего тела находится в равновесии с внешним дав­лением атмосферы.
Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называет­ся атмосферным давлением, или давлением воз­духа.


2. Изменение давления по высоте. Основная масса воздуха пада­ет на слой атмосферы, близкий к поверхности Земли. Половина все­го веса атмосферы приходится на его толщу до 5 км, а на верхний слой выше 15 км приходится всего 0,1 часть.

 


Понижение давления воздуха соответственно высоте оказывает большое влияние на организм человека. Когда человек поднимается на высоту 3000 м, то начинает болеть горной болезнью: быстро устает, голова кружится, появляется тошнота, задыхается. На высоте 4000 м разрываются кровеносные сосуды, идет кровь из носа, человек теряет сознание. Это связано с тем, что при уменьшении общего давления воздуха понижается давление кислорода в его составе. Это приводит к нехватке кислорода для дыхания человека. Человек может поднять­ся на высоту выше 4,5 км лишь с использованием для дыхания кислородных баллонов. Для высоты 14 км кислородных баллонов недостаточно. Внутреннее давление как бы раздувает человека. Кожа может не выдержать, разорваться и откроется кровотечение. Поэтому кабины самолетов, поднимающихся на боль­шую высоту, герметично закрываются, чтобы воздух не проникал внутрь. В кабинах таких самолетов и космических кораблей искусственно создают такое давление и состав воздуха, как у поверхности Земли. Кроме того, космонавты для личной безопасности надевают скафандр.



Для сравнения атмосферного давления в различных зонах зем­ной поверхности и на различных высотах берется давление на ши­роте 45° на уровне моря. (Подумайте, почему именно широта 45°.) Это давление, равное высоте 760 мм ртутного столба, называют нормальным давлением. При подъеме из нижнего слоя атмосферы на каждые 10 м высоты давление уменьшается пример­но на 1 мм.
Атмосферное давление изменяется не только с изменением высо­ты, но и в зависимости от погодных условий. Нагреваясь, воздух рас­ширяется, поднимается вверх, разрежается. Соответственно умень­шается его давление. Наоборот, охлаждаясь, воздух уплотняется, давление увеличивается.


3. Измерение атмосферного давления. Атмосферное давление измеряют с помощью прибора барометра (по-гречески барос - тяжесть, метр - мера). Применяется два вида барометра - ртут­ный и анероид (по-гречески анероид - без воды).

 

Ртутный барометр
Рис. 51. Ртутный барометр.


Сначала познакомимся с принципом работы ртутного баромет­ра. Запаянную с одного конца стеклянную трубку длиной 1 м на­полняют ртутью. Открытым концом трубка погружается в чашку с ртутью. При этом какая-то часть ртути выливается в чашку. Дойдя до определенного уровня, ртуть прекращает выливаться и стабили­зируется (рис. 51). Причиной этому является то, что воздух как бы вдавливает ртуть в чашку и не дает выливаться ей из трубки. Если атмосферное давление увеличивается, то некоторое количество ртути проходит в трубку и уровень ее поднимается. Наоборот, при умень­шении атмосферного давления некоторое количество ртути из труб­ки выливается, и уровень ее опускается.
Высота ртутного столба трубки показыва­ет величину давления воздуха. Ее точную ве­личину в миллиметрах (мм) определяют по шкале с делениями, закрепленной на трубке.
Ртутный барометр применяют для измере­ния давления в нормальных постоянных ус­ловиях. Перемещать его с места на место очень неудобно. Поэтому для измерений давления в экспедициях, на экскурсиях, в туристических походах используют прибор барометр-анероид (рис. 52). Он состоит из круглой металличес­кой коробки. Из коробочки выкачан воздух, поэтому она очень чувствительна к изменению давления снаружи. При повышении давления поверхность коробочки сжимается, при пони­жении - расширяется. Эти колебания с помо­щью прикрепленной к коробочке пружины пе­редаются стрелке. Давление определяется по шкале вдоль циферблата.

 

Барометр-анероид
Рис. 52. Барометр-анероид.


На метеостанциях для измерения давления применяют вместо миллиметра миллибар (мб). 1 мб равен 0,75 мм высоты ртутного столба.

 


1. Как возникает атмосферное давление?

2. Как из­меняется атмосферное давление с изменением вы­соты?

3. Что такое нормальное давление?

4. На чем основан принцип работы ртутного барометра?

5. Ат­мосферное давление в точке А - 790 мм, в точке В - 810 мм. Определите абсолютную и относительную высоту двух точек.

6. Из­мерьте давление барометром-анероидом. Ежедневно в календаре погоды запи­сывайте величину давления.

7*. Почему атмосферное давление изменяется в зависимости от времени?

10:08
5218
Нет комментариев. Ваш будет первым!