Všechny živé bytosti na Zemi si nevšimnou tlaku, který na ně vyvíjí grandiózní vzdušná skořápka naší planety. Důvodem je, že jsou od narození zvyklí na působení atmosféry a jejich organismy jsou na to biologicky adaptovány.
Mezitím má takový plynný mrak ve skutečnosti značnou váhu. Je držen gravitací planety, díky čemuž se nevypařuje do nekonečného prostoru táhnoucího se vzhůru na tisíc kilometrů. A to znamená, že vzduchový plášť vyvíjí tlak na vše, co se nachází na povrchu zeměkoule. Kolik je jedna atmosféra v Pascalech? Vědcům se podařilo vyjádřit tlak vzduchu v číslech již v 17. století.
Atmosférický tlak
V Řezně v roce 1654 poskytl Otto von Guericke císaři Ferdinandu III. a jeho kolegům vědcům velkolepý zážitek. Německý fyzik vzal dvě duté měděné polokoule, malé velikosti (asi 35,6 cm v průměru). Pakpřitiskl je pevně k sobě, spojil je koženým kroužkem a pomocí vložkové trubice a pumpy odčerpal vzduch zevnitř. Poté už nebylo možné oddělit hemisféry. Navíc šestnáct koní přivázaných k železným kroužkům na obou koncích na každé straně výsledné koule to nedokázalo.
Tento experiment demonstroval světu účinky tlaku na okolní předměty. Byla to tato síla, která obě části koule tolik stiskla. Jeho velikost je tedy opravdu působivá. O dva roky později se pozoruhodný zážitek opakoval v Magdeburgu. Už 24 koní se pokusilo prolomit kouli, ale se stejným úspěchem. Tyto hemisféry použité během experimentu vešly do historie pod názvem Magdeburg. Jsou stále uchovávány v Německém muzeu.
Jedna atmosféra v pascalech
Jak vypočítat tlak plynného pláště planety? Nic by nebylo snazší, kdyby hustota vzduchu a výška vzduchového pláště byly známy s přesností. V 17. století ale vědci ještě takové věci vědět nemohli. Nicméně odvedli skvělou práci. A to jako první udělal student Galilea - Ital Torricelli.
Vzal metrovou skleněnou trubici a po připájení jednoho z konců ji naplnil rtutí. A spustil otevřenou část do nádoby se stejnou hmotou. Část rtuti z trubice se přitom vrhla dolů. Ne všechny se však vysypaly. A výška zbývajícího sloupu byla asi 760 mm. Právě tato zkušenost následně umožnila snadno vypočítat, kolik Pascalů je v jedné atmosféře. Toto číslo je přibližněje 101 300 Pa. Toto je hodnota normálního atmosférického tlaku.
Vysvětlení Torricelliho experimentu
Tlak atmosféry ovlivňuje všechna pozemská tělesa. Ale je to nepostřehnutelné, protože je to vyváženo působením vzduchu, který je v samotných předmětech a živých organismech. Experiment s magdeburskými polokoulemi výmluvně ukázal, co by se stalo, kdyby plyn neměl schopnost pronikat téměř všude. Ve vzniklé kouli byl uměle vytvořen bezvzduchový prostor. Ve výsledku se ukázalo, že je neobyčejně silný a neoddělitelný, sevřený ze všech stran jednou atmosférou, v pascalech, jejichž hodnota tlaku, jak již víme, je velmi významná.
Stejné zákony jsou základem čerpadel. Kapalina spěchá do vytvořeného bezvzduchového prostoru. Stoupá, dokud se stávající tlak vzduchu a látky vzájemně nevyrovnají. A výška sloupce závisí na hustotě kapaliny.
Torricelli to věděl a změřil tlak vytvořený jednou atmosférou. Tuto hodnotu samozřejmě stále nedokázal převést do pascalů. To bylo provedeno později. Proto ji změřil v milimetrech rtuti. Je známo, že atmosférický tlak se v naší době obvykle měří v podobných jednotkách.
Jak převést atmosféry na pascaly
Francouz Blaise Pascal (jeho portrét je o něco vyšší), podle jehož jména jsou tlakové jednotky pojmenovány, se dozvěděl o Torricelliho experimentech,opakovali podobné experimenty v různých výškách, za použití kromě rtuti také vody a dalších kapalin. A to nakonec prokázalo přítomnost a vliv atmosférického tlaku na pozemská tělesa a látky, i když v té době bylo mnoho pochybovačů.
Následující ukazuje, jak převést tlak v atmosférách na pascaly a další jednotky.
Tato hodnota není konstantní a závisí na mnoha indikátorech. Především z výšky nad mořem. Jak dokázal Pascal, čím výše vyšplháte na vrchol hory, tím menší bude tlak. To se dá snadno vysvětlit. Hloubka vzduchového pláště se totiž zmenšuje, stejně jako jeho hustota. A již v nadmořské výšce přibližně 5,5 km jsou ukazatele tlaku poloviční. A pokud nastoupáte 11 km, pak se tato hodnota sníží čtyřikrát.
Atmosférický tlak navíc závisí na počasí. Proto je tento ukazatel ve svých prognózách považován za významný. Například čím vyšší tlak v létě, tím je pravděpodobnější, že v tento den slunce potěší svými paprsky a nebudou žádné srážky.
