Atmosférický tlak je síla, kterou vzduch tlačí na Zemi, člověka a vše, co ho obklopuje. Článek vám řekne, jak v XVII století. pomocí experimentu byla poprvé ukázána síla tlaku vzduchu. Je to velmi zajímavé! Dozvíme se, jak se udává a jak se měří atmosférický tlak.
Zkušenosti Otto von Guericke
Jak velký je atmosférický tlak, svět zjistil v roce 1654. Stalo se tak zásluhou purkmistra města Magdeburg (Německo) Otto von Guericke. Prokázal zkušenosti s tzv. magdeburskými polokoulemi. Pak se nemluvilo o tom, jak se udává tlak vzduchu, protože ještě nevěděli, jak ho změřit. Jak vypadají polokoule, je vidět na fotografii z Magdeburského muzea.
Toto jsou dvě bronzové polokoule, jedna z nich je pevná a druhá má díru. Mezi polokoule bylo kvůli těsnosti umístěno naolejované kožené těsnění a připojeno. Vzduch byl odčerpáván otvorem z polokoulí. Zajímavé je, že sám Guericke o čtyři roky dříve, v roce 1650vynalezl vakuovou pumpu. Je také na obrázku. Když byl vzduch odčerpáván, byly hemisféry stlačeny atmosférickým tlakem. Aby je od sebe odpojili, použili tažnou sílu koní.
Experiment s magdeburskými hemisférami
Než se dozvíme, jak je indikován atmosférický tlak, proveďte experiment. K tomu použijeme model magdeburských hemisfér. Gumovou hadicí připevněte k otvoru polokoule vakuovou pumpu. Zapněte jej, otevřete kohoutek na jedné z polokoulí. Tlak v prostoru mezi nimi se sníží. V důsledku toho se síla působící na hemisféry zevnitř snižuje a síla působící zvenčí se zvyšuje.
Během odsávání vzduchu není možné oddělit polokoule, protože do sebe těsně zapadají. Vypněte čerpadlo, odpojte gumovou hadici. Vzduch se začne dostávat do prostoru mezi hemisférami. Pak se snadno oddělí.
Jaké písmeno představuje tlak vzduchu
Zkusme vypočítat sílu, která stiskla hemisféry. Když odčerpáváme vzduch, působí na polokoule pouze síla atmosférického tlaku. Stlačuje polokoule a směřuje od vnitřních stěn dutých koulí do středu prostoru mezi nimi. Průměr polokoulí (d) v Guericke byl 35,5 cm.
Na základě skutečnosti, že jsme nemohli oddělit hemisféry, je jasné, že tlaková síla je velmi velká. Ani osm koní na každé straně nedokázalo tyto polokoule rozbít. Zde je rytina, která ilustruje zkušenost Otto von Guerickeho.
Jaké písmeno představuje tlak? Písmeno P. Normální atmosférický tlak (Patm) je 100 kilopascalů (kPa). Taková síla působí na každou část hemisféry. Tlaková síla F je rovna součinu atmosférického tlaku a plochy průřezu polokoulí S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 m)2/4≈10 kN (kilonewtonů). Toto je hmotnost jedné tunové zátěže, takže koně nebyli schopni tyto hemisféry rozbít.
Barometr
Jak se udává atmosférický tlak, víme, ale jak se měří? Barometr, který v první polovině 17. století vynalezl Ital Torricelli, měl chyby. Dalo se snadno rozbít, bylo to naplněné jedovatou rtutí a opravdu jste to chtěli vzít na různá místa, abyste předpověděli počasí.
Bylo nutné vymyslet zařízení bez skleněné trubice, tedy bez kapaliny. Takový barometr byl vynalezen až o dvě stě let později a nazýval se aneroid. Toto slovo přeložené do ruštiny znamená bez kapaliny. Zvažte, co je aneroidní barometr.
Toto je malé zařízení. Na rozdíl od rtuťové trubice Torricelli, která je vysoká jeden metr, ji můžete snadno nosit s sebou, kamkoli jdete. Co je uvnitř? Podívejme se na výbuch barometru.
Jak je v něm indikován tlak? Zařízení má stupnici podobnou ciferníku hodinek. Tlak v kilopascalech je označen šipkou. Za ciferníkem vidíme tři zploštělé krabičky. Je z nich odčerpáván vzduch a uvnitř je pružina. Kdyby to tam nebylo, atmosféra anorozdrcené krabice. Dále od pružiny se páka vzdaluje, přenáší pohyby krabic. proč se stěhují? Krabice mohou měnit svou tloušťku. Při větším atmosférickém tlaku vzduch boxy stlačuje, jejich tloušťka se zmenšuje. Když je tlak menší, pružina se narovná a krabice zesílí. Přes mechanismus pák se pohyb přenáší na šipku.
Bezkapalinový barometr
Naučili jsme se, jak je tlak indikován v bezkapalinovém barometru, a nyní nakreslíme jeho diagram.
Tři políčka dávají zařízení větší přesnost, ale v zásadě stačí jedna. Je speciálně vyroben z vlnité lepenky, aby měl možnost měnit svou tloušťku. Pamatujte na vlnité, a tedy flexibilní hadice vysavače. Spodní část krabice je připevněna k základně. Na jeho horní straně je připevněna pružina, která se snaží krabici narovnat stejným způsobem, jakým se hliníkové pravítko, pokud je ohnuté, snaží narovnat. Atmosférický tlak se naopak snaží krabici stlačit.
Když se tlak zvyšuje, tloušťka skříně se zmenšuje, což znamená, že páka otáčí osou. Pokud k ose připojíte šipku, otočí se doprava, když se tloušťka sníží, a doleva, když se tloušťka zvětší.
