Torricelli Experimentuje s meraniam atmosférického tlaku, dôležitosť

On Experiment Torricelli Vykonal ho taliansky fyzik a matematik.

Tento experiment vznikol z potreby zlepšiť zásobovanie vodou v mestách. Evanjelista Torricelli (1608-1647), ktorý bol matematikom súdu veľkého vojvodu z Toskánska Fernando II. Študoval s Galileom hydraulickým fenoménom.

postava 1. Torricelliho experiment, v ktorom je ortuťový stĺpec 760 mm v dôsledku atmosférického tlaku. Zdroj: f. Zapata.

[TOC]

Experiment

V roku 1644 spoločnosť Torricelli urobila tieto skúsenosti:

- Ortuť bola zavedená vo vnútri trubice s dĺžkou 1 m, otvorená po jednom konci a druhý uzavretý.

- Keď bola trubica úplne plná, investoval ju a prevrátil ju do nádoby, ktorá obsahovala aj ortuť.

- Torricelli poznamenal, že stĺpec zostúpil a zastavil sa približne 76 cm.

- Tiež si uvedomil, že v priestore, ktorý bol voľný, sa vytvorilo vákuum, aj keď nie dokonalé.

Torricelli experiment opakoval pomocou rôznych skúmaviek. Dokonca vykonával malý variant: do vedra pridal vodu, ktorá bola ľahšia, vznášala sa na ortuti. Potom trubica obsahujúca ortuť na hladine vody sa pomaly zvyšovala.

Potom ortuť zostúpila a voda lezovala. Ako sme už povedali, prázdnota bola získaná, pretože vždy existovali zvyšky ortuti alebo vodnej pary.

Miera atmosférického tlaku

Atmosféra je zmes plynov, v ktorých prevláda dusík a kyslík, so stopami iných plynov, ako je argón, oxid uhličitý, vodík, metán, oxid uhoľnatý, vodná para a ozón.

Môže vám slúžiť: Hviezdny dážď: formácia, ako ich pozorovať, vlastnosti

Gravitačná príťažlivosť uplatňovaná Zemou je zodpovedná za udržanie celého obklopovania planéty.

Zloženie samozrejme nie je jednotné, ani hustota, pretože závisí od teploty. V blízkosti povrchu je veľa prachu, piesku a znečisťujúcich látok z prírodných udalostí a tiež ľudskej činnosti. Najťažšie molekuly sú bližšie k zemi.

Pretože existuje toľko variability, je potrebné zvoliť referenčnú nadmorskú výšku atmosférického tlaku, ktorý sa považoval za hladinu mora.

Tu nie je žiadna hladina mora, pretože to tiež predstavuje výkyvy. Úroveň o Odhalenie S pomocou je vybraný nejaký geodetický referenčný systém stanovený spoločnou dohodou medzi odborníkmi.

Koľko je atmosférický tlak v blízkosti zeme? Torricelli našiel svoju hodnotu, keď meral výšku stĺpca: 760 mm ortuti.

Barometer Torricelli

V hornej časti trubice je tlak 0, pretože bolo zavedené vákuum. Medzitým na povrchu vane ortuti tlak P₁ Je to atmosférický tlak.

Vyberáme pôvod referenčného systému na voľnom povrchu ortuti, v hornej časti trubice. Odtiaľ až do dosiahnutia povrchu ortuti v nádobe sa meria H, Výška stĺpca.

Obrázok 2. Barometer Torricelli. Zdroj: Všeobecná fyzika pre inžinierov. J. Preložiť. Húb.

Tlak v bode označený červenou, v hĺbke a₁ je:

P₁ = P_ani + ρ_Hg . g.a₁

Kde ρ_Hg  Je to hustota ortuti. Od a₁ = H a PO = 0:

P₁ = ρ_Hg . g.H

H = p₁/ ρ_Hg.g

Keďže hustota ortuti je konštantná a tiež gravitácia, ukázalo sa, že výška stĺpca ortuti je úmerná P_1, Čo je atmosférický tlak. Výmena známych hodnôt:

Môže vám slúžiť: Čo je deliteľnosť vo fyzike?

H = 760 mm = 760 x 10 ^-3 m

G = 9.8 m/s²

ρ_Hg = 13.6 g /cc = 13.6 x 10 ³ kg/m³

P₁ = 13.6 x 10 ³ kg/m³ x 9.8 m/s² x 760 x 10 ^-3 M = 101.293 n/m²= 101.3 kN/m²

Jednotkou pre tlak v medzinárodnom systéme je Pascal, skrátená PA. Podľa Torricelliho experimentu je atmosférický tlak 101.3 kPa.

Dôležitosť atmosférického tlaku na klímu

Torricelli poznamenal, že úroveň ortuti v trubici zaznamenala každý deň mierne variácie, a preto odvodil, že atmosférický tlak by sa mal tiež zmeniť.

Atmosférický tlak je zodpovedný za veľkú časť počasia, jeho denné variácie však zostanú bez povšimnutia. Je to preto, že nie sú také pozoruhodné ako búrky alebo studené.

Tieto variácie v atmosférickom tlaku sú však zodpovedné za vetry, ktoré zase ovplyvňujú dažde, teplotu a relatívnu vlhkosť. Keď sa zem zahrieva, vzduch sa rozširuje a má tendenciu stúpať, čo spôsobuje zníženie tlaku.

Kedykoľvek barometer naznačuje vysoké tlaky, môžete očakávať dobré počasie, zatiaľ čo s nízkymi tlakmi existuje šanca na búrky. Aby sme však urobili základné predpovede klímy, je potrebné mať viac informácií o iných faktoroch.

On Torr a ďalšie jednotky pre tlak

Aj keď to znie čudne, pretože tlak je definovaný ako sila na jednotku plochy, v meteorológii je platné vyjadriť atmosférický tlak v milimetroch ortuti, ako ju Torricelli ustanovil.

Je to preto, že ortuťový barometer sa dnes používa s niekoľkými variáciami od tej doby, takže na počesť Torricelli, 760 mm Hg sa rovná 1 torr. Inými slovami:

1 toRR = 760 mm Hg = 30 palcov Hg = 1 tlaková atmosféra = 101.3 kPa

Keby Torricelli namiesto ortuti použil vodu, výška stĺpca by bola 10.3 m. Barometer ortuť je praktickejší, aby bol kompaktnejší.

Môže vám slúžiť: Teória veľkého tresku: Charakteristiky, fázy, dôkazy, problémy

Ďalšími jednotkami predĺženého používania sú bary a milibary. Millibar je ekvivalentný s hektopascalom alebo 10² Pascales.

Výškomory

Výškomer je prístroj, ktorý označuje výšku miesta, porovnáva atmosférický tlak v tejto výške, s ktorou je na zemi alebo na inom referenčnom mieste.

Ak výška nie je príliš veľká, v zásade môžeme predpokladať, že hustota vzduchu zostáva konštantná. Ale toto je prístup, pretože vieme, že hustota atmosféry klesá s výškou.

Prostredníctvom vyššie uvedenej rovnice sa namiesto ortuti používa hustota vzduchu:

P₁ = P_ani + ρ_vysielať . g.H

V tomto výraze P_ani Sa považuje za atmosférický tlak na úrovni pôdy a P1 Je to miesto, ktorého výška bude určená:

H = (P₁ - P_ani) / ρ_vysielať . g

Variácia tlaku s výškou je lepším prístupom k realite s exponenciálnym modelom, prostredníctvom ktorého výhradná rovnica, To sa týka atmosférického tlaku miesta s jeho výškou:Kde P_ani Je to referenčný tlak, zvyčajne na hladine mora, P₁ je tlak toho, čo je predmetom miesta, H jeho výška vzhľadom na hladinu mora, ρ hustota vzduchu na hladine mora a g Hodnota gravitácie.

Výškomorová rovnica ukazuje, že tlak exponenciálne klesá s výškou: do H = 0, p₁= P_ani A keď H → ∞, tak P₁=0.

Odkazy

1. Figueroa, D. 2005. Séria: Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 5. Tekutiny a termodynamika. Editoval Douglas Figueroa (USB).
2. Kirkpatrick, L. 2007. Fyzika: pohľad na svet. 6. skrátene vydanie. Učenie sa.
3. Lay, J. 2004. Všeobecná fyzika pre inžinierov. Húb.
4. Mott, r. 2006. Tekutina. 4. Vydanie. Pearson Vzdelanie. 
5. Podivné, ja. 2003. Meranie prírodného prostredia. Druhý. Vydanie. Cambridge University Press.