كيفية قياس الضغط الجوي بالباسكال؟ ما هو الضغط الجوي الطبيعي في باسكال؟

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 17:40

الغلاف الجوي عبارة عن سحابة غازية تحيط بالأرض. وزن الهواء ، الذي يتجاوز ارتفاعه 900 كم ، له تأثير قوي على سكان كوكبنا. نحن لا نشعر بهذا ، فنأخذ الحياة في قاع المحيط الجوي كأمر طبيعي. يشعر الشخص بعدم الراحة عند التسلق في الجبال. يسبب نقص الأكسجين التعب السريع. في نفس الوقت يتغير الضغط الجوي بشكل ملحوظ

تتعامل الفيزياء مع الضغط الجوي وتغيراته وتأثيره على سطح الأرض.

في سياق الفيزياء في المدرسة الثانوية ، يتم إيلاء اهتمام كبير لدراسة تأثير الغلاف الجوي. يتم شرح ميزات التعريف ، والاعتماد على الارتفاع ، والتأثير على العمليات التي تحدث في الحياة اليومية أو في الطبيعة ، على أساس المعرفة حول عمل الغلاف الجوي.

متى يبدأ الناس في دراسة الضغط الجوي؟ الصف السادس - وقت التعرف على خصوصيات الغلاف الجوي. تستمر هذه العملية في فصول المدرسة الثانوية المتخصصة.

تاريخ الدراسة

تم إجراء المحاولات الأولى لتأسيس ضغط الهواء الجوي عام 1643 بناءً على اقتراح المبشر الإيطاليتوريشيللي. كان أنبوب زجاجي مختوم من أحد طرفيه مملوءًا بالزئبق. بعد إغلاقه على الجانب الآخر ، تم إنزاله إلى الزئبق. في الجزء العلوي من الأنبوب ، بسبب التدفق الجزئي للزئبق ، تشكلت مساحة فارغة ، حصلت على الاسم التالي: "الفراغ Torricellian".

بحلول هذا الوقت ، سيطرت نظرية أرسطو على العلوم الطبيعية ، الذين اعتقدوا أن "الطبيعة تخشى الفراغ". وبحسب آرائه ، لا يمكن أن يكون هناك مساحة فارغة غير مملوءة بالمادة. لذلك ، حاولوا لفترة طويلة شرح وجود الفراغ في أنبوب زجاجي بأمور أخرى.

مما لا شك فيه أن هذه مساحة فارغة ، ولا يمكن ملؤها بأي شيء ، لأنه في بداية التجربة ملأ الزئبق الأسطوانة بالكامل. وتدفقت ، لم تسمح للمواد الأخرى بملء المكان الشاغر. لكن لماذا لم يصب كل الزئبق في الإناء ، لأنه لا توجد عوائق أمام ذلك أيضًا؟ الاستنتاج يشير إلى نفسه: الزئبق في الأنبوب ، كما هو الحال في الأوعية المتصلة ، يخلق نفس الضغط على الزئبق في الوعاء مثل شيء من الخارج. على نفس المستوى ، يتلامس الغلاف الجوي فقط مع سطح الزئبق. إن ضغطها هو الذي يمنع المادة من الانسكاب تحت تأثير الجاذبية. من المعروف أن الغاز يخلق نفس الإجراء في جميع الاتجاهات. يؤثر على سطح الزئبق في الوعاء.

ارتفاع أسطوانة الزئبق حوالي 76 سم ويلاحظ أن هذا المؤشر يتغير بمرور الوقت وبالتالي يتغير الضغط الجوي. يمكن قياسه بالسنتيمتر من الزئبق.العمود (أو بالميليمترات)

ما هي الوحدات التي يجب استخدامها؟

النظام الدولي للوحدات هو نظام دولي ، لذا فهو لا يتضمن استخدام ملليمترات من الزئبق. فن. عند تحديد الضغط. يتم ضبط وحدة الضغط الجوي بنفس الطريقة التي تحدث بها في المواد الصلبة والسوائل. يُقبل قياس الضغط بالباسكال في النظام الدولي للوحدات

لـ 1 Pa ، يتم أخذ هذا الضغط الناتج عن قوة 1 N لكل مساحة 1 متر2.

تحديد كيفية ارتباط وحدات القياس. يتم ضبط ضغط عمود السائل وفقًا للصيغة التالية: p=ρgh. كثافة الزئبق ρ=13600 kg / m3. لنأخذ عمودًا من الزئبق بطول 760 ملم كنقطة مرجعية. من هنا:

r=13600 kg / m3× 9.83 N / kg × 0.76 m=101292.8 Pa

لتسجيل الضغط الجوي بالباسكال ، ضع في اعتبارك: 1 ملم زئبق.=133.3 باسكال

مثال على حل المشكلات

حدد القوة التي يعمل بها الغلاف الجوي على سطح سقف مقاس 10x20 م ويفترض أن يكون ضغط الغلاف الجوي 740 مم زئبق.

p=740 ملم زئبق ، أ=10 م ، ب=20 م.

تحليل

لتحديد قوة التأثير ، يجب ضبط الضغط الجوي بالباسكال. مع مراعاة حقيقة أن 1 ملم زئبق. يساوي 133.3 باسكال ، لدينا ما يلي: p=98642 Pa.

القرار

استخدم الصيغة لتحديد الضغط:

p=F / s ،

بما أن مساحة السطح غير معطاة ، فلنفترض أنها مستطيلة. يتم تحديد مساحة هذا الشكل بالصيغة:

ق=أب.

استبدل قيمة المنطقة فيصيغة الحساب:

p=F / (أب) ، من حيث:

F=قطعة.

احسب: F=98642 Pa × 10 m × 20 m=19728400 N=1.97 MN.

الجواب: قوة ضغط الغلاف الجوي على سطح المنزل 1.97 مليون نيوتن.

طرق القياس

يمكن إجراء التحديد التجريبي للضغط الجوي باستخدام عمود من الزئبق. إذا قمت بإصلاح المقياس بجانبه ، فسيصبح من الممكن إصلاح التغييرات. هذا هو أبسط مقياس للزئبق.

تفاجأ إيفانجليستا توريشيلي بملاحظة التغييرات في حركة الغلاف الجوي ، وربط هذه العملية بالحرارة والبرودة.

الضغط الجوي عند مستوى 0 درجة مئوية كان يسمى الأمثل. هذه القيمة 760 مم زئبق. يعتبر الضغط الجوي الطبيعي بالباسكال مساويًا لـ 105Pa.

من المعروف أن الزئبق ضار جدا بصحة الإنسان. نتيجة لذلك ، لا يمكن استخدام مقاييس ضغط الزئبق المفتوحة. السوائل الأخرى أقل كثافة بكثير ، لذلك يجب أن يكون الأنبوب المملوء بالسائل طويلًا بدرجة كافية.

على سبيل المثال ، يجب أن يكون ارتفاع عمود الماء الذي أنشأه بليز باسكال حوالي 10 أمتار. الإزعاج واضح.

بارومتر سائل

خطوة رائعة للأمام تتمثل في فكرة الابتعاد عن السائل عند صنع البارومترات. القدرة على تصنيع جهاز لتحديد ضغط الغلاف الجوي يتم تنفيذه في البارومترات اللاسائلية.

الجزء الرئيسي من هذا المقياس مسطحالصندوق الذي يتم ضخ الهواء منه. حتى لا يضغط عليه الغلاف الجوي ، يكون السطح مموجًا. يتم توصيل الصندوق بواسطة نظام من النوابض بسهم يشير إلى قيمة الضغط على الميزان. يمكن تخرج الأخيرة في أي وحدة. يمكن قياس الضغط الجوي بالباسكال بمقياس قياس مناسب.

ارتفاع الرفع والضغط الجوي

التغير في كثافة الغلاف الجوي مع صعودك يؤدي إلى انخفاض الضغط. لا يسمح عدم تجانس غلاف الغاز بإدخال قانون تغيير خطي ، حيث تقل درجة الضغط مع زيادة الارتفاع. على سطح الأرض ، كلما ارتفع ، كل 12 مترًا ، ينخفض تأثير الغلاف الجوي بمقدار 1 ملم زئبق. فن. في طبقة التروبوسفير ، يحدث تغيير مشابه كل 10.5 متر.

بالقرب من سطح الأرض ، على ارتفاع طائرة ، يمكن أن يحدد اللاسائلي المجهز بمقياس خاص الارتفاع عن طريق الضغط الجوي. يسمى هذا الجهاز مقياس الارتفاع.

جهاز خاص على سطح الأرض يسمح لك بضبط مقياس الارتفاع على الصفر ، بحيث يمكنك استخدامه لاحقًا لتحديد ارتفاع الصعود.

مثال على حل المشكلات

عند سفح الجبل ، أظهر البارومتر ضغطًا جويًا قدره 756 ملم من الزئبق. ماذا ستكون القيمة على ارتفاع 2500 متر فوق مستوى سطح البحر؟ مطلوب لتسجيل الضغط الجوي بالباسكال.

r₁=756 ملم زئبق ، ع=2500 م ، ص_2-؟

القرار

لتحديد قراءة البارومتر على ارتفاع H ، نأخذ ذلك في الاعتبارينخفض الضغط بمقدار 1 ملم زئبق. كل 12 مترا. لذلك:

(p₁- p_{2) × 12 م=H × 1 مم زئبق ، من:}

p₂=p_{1- H × 1 مم زئبق / 12 م=756 مم زئبق - 2500 م × 1 مم زئبق / 12 م=546 مم زئبق}

لتسجيل الضغط الجوي الذي تم الحصول عليه بالباسكال ، قم بما يلي:

p_{2=546 × 133 ، 3 باسكال=72619 باسكال}

الجواب: 72619 Pa.

الضغط الجوي والطقس

حركة طبقات الهواء الجوي بالقرب من سطح الأرض والحرارة غير المنتظمة للهواء في مناطق مختلفة تؤدي إلى تغيرات في الأحوال الجوية في جميع أنحاء الكوكب.

يمكن أن يختلف الضغط بنسبة 20-35 مم زئبق. على المدى الطويل وبنسبة 2-4 ملليمترات من الزئبق. خلال اليوم. الشخص السليم لا يلاحظ تغيرات في هذا المؤشر

الضغط الجوي ، الذي تكون قيمته أقل من المعدل الطبيعي وغالبًا ما يتغير ، يشير إلى إعصار غطى واحدًا معينًا. غالبًا ما تكون هذه الظاهرة مصحوبة بغيوم وهطول الأمطار.

الضغط المنخفض ليس دائمًا علامة على طقس ممطر. يعتمد الطقس السيئ أكثر على الانخفاض التدريجي في المؤشر المعني

انخفاض حاد في الضغط إلى 74 سم زئبق. وما دونها يهدد بعاصفة ، زخات ستستمر حتى عندما يبدأ المؤشر في الارتفاع بالفعل.

التغير في الطقس للأفضل يمكن تمييزه بالعلامات التالية:

• بعد فترة طويلة من سوء الأحوال الجوية ، هناك زيادة تدريجية وثابتة في الضغط الجوي ؛
• يرتفع الضغط في طقس ضبابي طيني ؛
• خلال فترة الرياح الجنوبية ، يرتفع المؤشر المعني لعدة أيام متتالية ؛
• زيادة الضغط الجوي أثناء الطقس العاصف علامة على الطقس المريح.