La atmósfera es una nube de gas que rodea la Tierra. El peso del aire, cuya altura supera los 900 km, tiene un efecto poderoso en los habitantes de nuestro planeta. No sentimos esto, tomando la vida en el fondo del océano de aire como algo natural. Una persona siente incomodidad al subir a lo alto de las montañas. La f alta de oxígeno provoca fatiga rápida. Al mismo tiempo, la presión atmosférica cambia significativamente.
La física se ocupa de la presión atmosférica, sus cambios y el impacto en la superficie de la Tierra.
En el curso de física de la escuela secundaria, se presta una atención considerable al estudio de la acción de la atmósfera. Las características de la definición, la dependencia de la altura, la influencia en los procesos que ocurren en la vida cotidiana o en la naturaleza, se explican sobre la base del conocimiento sobre la acción de la atmósfera.
¿Cuándo empieza la gente a estudiar la presión atmosférica? Grado 6: tiempo para familiarizarse con las peculiaridades de la atmósfera. Este proceso continúa en las clases especializadas de secundaria.
Historial de estudio
Los primeros intentos de establecer la presión del aire atmosférico se realizaron en 1643 por sugerencia del evangelista italianoTorricelli. Un tubo de vidrio sellado en un extremo estaba lleno de mercurio. Habiendo cerrado por el otro lado, se bajó en mercurio. En la parte superior del tubo, debido a la salida parcial de mercurio, se formó un espacio vacío, que recibió el siguiente nombre: “Vacío Torricelliano”.
En este momento, la teoría de Aristóteles dominaba en las ciencias naturales, quien creía que "la naturaleza tiene miedo al vacío". Según sus puntos de vista, no puede haber espacio vacío que no esté lleno de materia. Por lo tanto, durante mucho tiempo intentaron explicar la presencia del vacío en un tubo de vidrio con otras cuestiones.
No hay duda de que este es un espacio vacío, no se puede llenar con nada, porque al comienzo del experimento el mercurio llenó completamente el cilindro. Y, al fluir, no permitió que otras sustancias llenaran el lugar vacante. Pero, ¿por qué no se vertió todo el mercurio en el recipiente, porque tampoco hay obstáculos para esto? La conclusión se sugiere por sí misma: el mercurio en el tubo, como en los vasos comunicantes, crea la misma presión sobre el mercurio en el vaso que algo del exterior. Al mismo nivel, solo la atmósfera entra en contacto con la superficie de mercurio. Es su presión la que evita que la sustancia se derrame bajo la influencia de la gravedad. Se sabe que el gas crea la misma acción en todas las direcciones. Afecta la superficie de mercurio en el recipiente.
La altura de un cilindro de mercurio es de aproximadamente 76 cm, se nota que este indicador varía con el tiempo, por lo tanto, la presión atmosférica cambia. Se puede medir en cm de mercurio.columna (o en milímetros).
¿Qué unidades usar?
El sistema internacional de unidades es internacional, por lo que no involucra el uso de milímetros de mercurio. Arte. al determinar la presión. La unidad de presión atmosférica se establece de la misma forma que en los sólidos y líquidos. La medida de la presión en pascales se acepta en el SI.
Para 1 Pa, se toma tal presión que es creada por una fuerza de 1 N por área de 1 m2.
Determina cómo se relacionan las unidades de medida. La presión de la columna de líquido se ajusta según la siguiente fórmula: p=ρgh. Densidad de mercurio ρ=13600 kg/m3. Tomemos como punto de referencia una columna de mercurio de 760 milímetros de largo. Desde aquí:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292,8 Pa
Para registrar la presión atmosférica en pascales, considere: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Ejemplo de resolución de problemas
Determina la fuerza con la que actúa la atmósfera sobre la superficie de un techo de 10x20 m. Se supone que la presión de la atmósfera es de 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Análisis
Para determinar la fuerza de acción, debes establecer la presión atmosférica en pascales. Teniendo en cuenta el hecho de que 1 milímetro Hg. igual a 133.3 Pa, tenemos lo siguiente: p=98642 Pa.
Decisión
Utilice la fórmula para determinar la presión:
p=F/s, Dado que no se proporciona el área del techo, supongamos que es un rectángulo. El área de esta figura está determinada por la fórmula:
s=ab.
Sustituir el valor del área enfórmula de cálculo:
p=F/(ab), de donde:
F=pab.
Calcular: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Respuesta: la fuerza de presión de la atmósfera sobre el techo de la casa es de 1,97 MN.
Métodos de medición
La determinación experimental de la presión atmosférica se puede realizar utilizando una columna de mercurio. Si corrige la escala al lado, entonces es posible corregir los cambios. Este es el barómetro de mercurio más simple.
Evangelista Torricelli se sorprendió al notar los cambios en la acción de la atmósfera, relacionando este proceso con el calor y el frío.
La presión atmosférica al nivel de la superficie del mar a 0 grados centígrados se denominaba óptima. Este valor es de 760 mmHg. La presión atmosférica normal en pascales se considera igual a 105 Pa.
Se sabe que el mercurio es bastante dañino para la salud humana. Como resultado, no se pueden utilizar barómetros de mercurio abiertos. Otros líquidos son mucho menos densos, por lo que el tubo lleno de líquido debe ser lo suficientemente largo.
Por ejemplo, la columna de agua creada por Blaise Pascal debería tener unos 10 m de altura. El inconveniente es obvio.
Barómetro sin líquido
Un notable paso adelante es la idea de alejarse del líquido al hacer barómetros. La capacidad de fabricar un dispositivo para determinar la presión de la atmósfera se implementa en los barómetros aneroides.
La parte principal de este medidor es planacaja desde donde se bombea el aire. Para que no sea exprimido por la atmósfera, la superficie está corrugada. La caja está conectada por un sistema de resortes a una flecha que indica el valor de presión en la escala. Este último se puede graduar en cualquier unidad. La presión atmosférica se puede medir en pascales con una escala de medición adecuada.
Altura de elevación y presión atmosférica
El cambio en la densidad de la atmósfera a medida que asciendes conduce a una disminución de la presión. La f alta de homogeneidad de la envoltura del gas no permite introducir una ley de cambio lineal, ya que el grado de disminución de la presión disminuye al aumentar la altura. En la superficie de la Tierra, a medida que asciende, por cada 12 metros, el efecto de la atmósfera disminuye en 1 mm Hg. Arte. En la troposfera, se produce un cambio similar cada 10,5 metros.
Cerca de la superficie de la Tierra, a la altura de un avión, un aneroide equipado con una escala especial puede determinar la altitud por medio de la presión atmosférica. Este dispositivo se llama altímetro.
Un dispositivo especial en la superficie de la Tierra te permite poner el altímetro a cero, para que luego puedas usarlo para determinar la altura del ascenso.
Ejemplo de resolución de problemas
Al pie de la montaña, el barómetro marcaba una presión atmosférica de 756 milímetros de mercurio. ¿Cuál será el valor a una altura de 2500 metros sobre el nivel del mar? Se requiere registrar la presión atmosférica en pascales.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Decisión
Para determinar la lectura del barómetro en la altura H, tenemos en cuenta quela presión cae en 1 mm Hg. cada 12 metros. Por lo tanto:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, de:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
Para registrar la presión atmosférica obtenida en pascales, haga lo siguiente:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Respuesta: 72619 Pensilvania
Presión atmosférica y clima
El movimiento de las capas atmosféricas de aire cerca de la superficie de la Tierra y el calentamiento no uniforme del aire en diferentes áreas conducen a cambios en las condiciones climáticas en todas las partes del planeta.
La presión puede variar entre 20 y 35 mmHg. a largo plazo y por 2-4 milímetros de mercurio. durante el día. Una persona sana no percibe cambios en este indicador.
La presión atmosférica, cuyo valor está por debajo de lo normal y cambia con frecuencia, indica que un ciclón ha cubierto a uno determinado. A menudo, este fenómeno va acompañado de nubosidad y precipitaciones.
La presión baja no siempre es una señal de tiempo lluvioso. El mal tiempo depende más de la disminución paulatina del indicador en cuestión.
Una caída brusca de la presión a 74 centímetros Hg. y abajo amenaza con tormenta, chubascos que seguirán aun cuando el indicador ya empieza a subir.
El cambio en el clima para mejor se puede identificar por los siguientes signos:
- después de un largo período de mal tiempo, se produce un aumento gradual y constante de la presión atmosférica;
- la presión aumenta cuando hay niebla y aguanieve;
- durante el período de vientos del sur, el indicador en cuestión sube durante varios días seguidos;
- un aumento en la presión atmosférica durante un clima ventoso es una señal de un clima agradable.
