Nagu teate, mõjutab gravitatsioonijõud kõiki Maa kehasid: tahkeid, vedelaid ja gaasilisi.
Kaaluge vedelikke. Valage vesi põhja asemel painduva membraaniga nõusse. Vaatame, kuidas kummikile hakkab vajuma. Lihtne on arvata, et raskusjõu toimel surub vedelikusamba kaal anuma põhja. Veelgi enam, mida kõrgem on valatud vedeliku tase, seda rohkem on kummimembraan venitatud. Peale kummipõhja sissevajumist vesi peatub (saab tasakaalu), kuna lisaks raskusjõule mõjub veele kummimembraani elastsusjõud, mis tasakaalustab veesurve jõudu põhja.
Mõelge, kas vedelik surub anuma seinu? Võtke anum, mille külgseinas on augud. Valame sinna vett. Ja avage kiiresti augud. Vaatleme pilti, mis on väga sarnane Pascali palli kogemusega. Kuid samal ajal me ei avaldanud vedelikule välist survet. Selle kogemuse selgitamiseks on vaja meelde tuletada Pascali seadust.
Iga vedelikukiht, iga molekul surub oma raskusega alumistele kihtidele. Veelgi enam, Pascali seaduse kohaselt edastatakse see rõhk igas suunas ja võrdselt, erinevalt tahketest ainetest, mille kaal toimib ainult ühes suunas. Seega mõjutab anumas olevaid vedeliku alumisi kihte suurem hulk vedelikumolekule kui ülemisi - rõhk anuma alumises osas on suurem. Ja selle tulemusena on alumisest august tuleva vee rõhk palju suurem.
Teeme veel ühe katse. Asetame langeva põhjaga kolbi suurde veega anumasse. Selleks vajutage esmalt nööriga tugevasti põhja. Kui laev on vees, saate köie lahti lasta. Mis surus põhja tihedalt silindrilise anuma külge? Anuma põhja suruti vastu seinu veesurve, mis toimib alt üles.
Nüüd hakake aeglaselt ja ettevaatlikult tühja anumasse vett lisama. Niipea, kui vedelike tase mõlemas anumas muutub samaks, kukub anuma põhi maha.
Kuna veesurvejõud silindri sees ja väljas on muutunud samaks, siis hakkab põhi käituma samamoodi nagu õhus - niipea kui trossi lahti laseme, kukub põhi gravitatsiooni mõjul maha.
Eraldamise hetkel surub anumas olev vedelikusammas põhja alla ja rõhk kandub alt üles sama kõrge, kuid purgis asuva vedelikusamba põhja.
Kõiki neid katseid saab läbi viia ka teiste vedelikega. Tulemus on sama.
Empiiriliselt oleme kindlaks teinud, et vedeliku sees on rõhk. Samal tasemel on see igas suunas sama. Rõhk suureneb sügavusega. Gaasidel on ka kaal, mis põhjustab nii vedelike kui ka gaaside sarnaseid rõhuülekande omadusi. Gaasil on aga palju väiksem tihedus kui vedelikul. Räägime veel ühest hämmastavast ja võimatuna näivast nähtusest, mida nimetatakse "hüdrostaatiliseks paradoksiks". Kasutame selle nähtuse demonstreerimiseks spetsiaalset seadet.
Kasutame katses kolme erineva kujuga anumat, mis on täidetud vedelikuga ühele tasemele. Kõigi anumate põhja pindala on sama ja suletud kummimembraaniga. Valatud vedelik venitab membraani. Painutades surub kummikile kangile ja suunab seadme noole kõrvale.
Seadme nool hälbib kõigil kolmel juhul võrdselt. See tähendab, et vedeliku tekitatav rõhk on sama ja ei sõltu valatava vedeliku massist. Seda asjaolu nimetatakse hüdrostaatiliseks paradoksiks. Seda seletatakse asjaoluga, et erinevalt tahketest ainetest kannab vedelik osa rõhust ka anumate seintele.

Organisatsioon: MBOU lütseumi filiaal koos. Dolgorukovo külas Veskikivi

Arveldamine: koos. Veskikivi

Iteratiivselt – üldistav õppetund teemal: "Vedelike ja gaaside rõhk."

Püüdke teadust üha sügavamalt mõista,

Igatsus igavese tundmise järele.

Ainult esimesed teadmised

valgus paistab sulle peale.

Saate teada: teadmistel pole piire.

Ferdowsi

Tunni eesmärgid: korrata ja testida vedelike ja gaaside rõhu uurimisel saadud teadmisi ning ülesannete lahendamiseks vajalike füüsikaliste valemite tundmist;

Tunni eesmärgid:

Hariduslik:

võtta kokku materjal teemal “Rõhk vedelikes ja gaasides.”, korrata põhimõisteid ja seaduspärasusi ning kinnistada selle teema põhioskused.

Arendusülesanne:

õpilaste silmaringi laiendamine, õhurõhu avaldumisest ja kasutamisest looduses ja igapäevaelus, selle mõjust inimorganismile, õpilaste loomingulist initsiatiivi eeldavate küsimuste arutelust ja probleemide lahendamisest.

hariduslik ülesanne:

õpilaste tähelepanelikkuse kasvatamine, meeskonnatöö oskus, teadusliku maailmapildi kujundamine. Julgustage klassiruumis vastastikust tuge.

1. Tunni teema sõnum.

Tänases tunnis kordame üle, kuidas vedelikes ja gaasides rõhk määratakse ning millist rolli see füüsikaline suurus meie elus mängib.

Kõigile esitatud küsimustele vastamiseks on vaja teada, kuidas vedelikes ja gaasides rõhk tekib.

Ja 1 õpilane aitab meid selles (FI)

Ta räägib meile, milline on meie planeedi atmosfäär.

(Ekraanile ilmub aruande pealkirja kiri: "Meie planeedi atmosfäär.")

Õpetaja. Kui inimene seda survet ei tunne, siis miks pidid inimesed selle olemasolust teadma. Ja kes on esimene

mõõdetud?

koos teiega saame teada järgmisest koostatud sõnumist (2 õpilast). ja seda nimetatakse "atmosfäärirõhu avastamise ajalooks".

Õpetaja. Sõnumist saime teada, et atmosfäärirõhku oli võimalik määrata pikka aega.

Mis aga määrab rõhu vedelikes ja gaasides ja kas te sellest teate, saan teada pärast testiküsimustele vastamist. (Testi jagan kaartidel ja vastused ekraanil.)

Noh, millest sõltub rõhk ja mis valemiga see määratakse? (lapsed kirjutavad valemi). Ja nüüd, kasutades rõhu määramise valemit, lahendame ülesande. (Õpilane lahendab tahvlil)

Ülesanne 1.

Millist survet avaldab selles olev mootoriõli kanistri põhja, kui selle kihi kõrgus on 50 cm? (tihedus 900kg/m3).

Antud: Lahendus

h = 50 cm 0,5 m p = ρgh

ρ=900kg/m3 r=900kg/m3 *10n/kg*0,5m=4500Pa

R -?

Kuidas aga muutub rõhk atmosfääris?

Enne sellele küsimusele vastamist kuulakem luuletust "Aibolit".

Nii öeldakse K. Tšukovski kuulsas luuletuses.(Ekraanile ilmuvad luuletuse read ja pilt.) Õpilane loeb luuletuse.

Ja mäed seisavad tema teel

Ja ta hakkab mägedest üles roomama.

Ja mäed lähevad aina kõrgemaks ja mäed lähevad aina järsemaks

Ja mäed lähevad väga pilvede alla

Oh kui ma sinna ei jõua

Kui ma teel ära eksin

Mis saab neist, haigetest, minu metsaloomadest?

Uh.Mis takistas arstil mägedest jagu saamast? (Poisid vastavad, et õhurõhk muutub kõrgusega).

Lahendame probleemi (490L)

Mäe jalamil näitab baromeeter 98642 Pa ja selle tipus 90317 Pa. Määrake mäe kõrgus.

Antud: Lahendus

p 1 \u003d 98642 Pa h \u003d ▲ h (r 1 – p 2) / 133

p 2 \u003d 90317Pa h = 12m * (98642Pa -90317Pa) / 133 \u003d 750m

h-? Vastus: 750m.

Nüüd lahendage ülesanne number 488 iseseisvalt.

Millise järelduse saate lahendatud probleemidest teha. (Ülesannetest järeldub, et mida kõrgemale me Maa pinnast kõrgemale tõuseme, seda väiksem on rõhk ja mida madalamal maapinnast, seda kõrgemale.)

Ja nüüd sõnumist "Atmosfäärirõhu roll inimeste ja loomade elus". saame teada, kuidas inimene kasutab oma elus atmosfäärirõhku.

Kui kuulasite sõnumit tähelepanelikult, aitab see teil vastata järgmistele küsimustele. Teatan "Oksjoni viiekeste müügiks". (Ekraanile ilmuvad küsimused ja seejärel õiged vastused.)

1. Kui kinnitad vahtralehe tugevalt huultele ja tõmbad kiiresti õhku sisse, siis puruneb leht mõraga. Miks? (Sissehingamisel rindkere laieneb ja suuõõnes tekib vaakum. Väljas mõjub linale suur atmosfäärirõhu jõud.)

2. Kui avate kraani veega täidetud ja tihedalt suletud kaanega tünnis. Millel pole enam, isegi väikseid auke ja pragusid, siis lakkab vesi varsti kraanist voolamast. Miks?

3. Miks ei valgu osaliselt veega täidetud klaasist vett välja, kui see on tihedalt paberiga kaetud ja tagurpidi pööratud?

(Vastus: pärast klaasi ümberpööramist tekib põhja ja vee vahele hõrenenud ruum, nii et vesi jääb klaasis kinni väljastpoolt tuleva atmosfäärirõhu jõul.)

4. Miks vesi tõuseb üles, kui see tõmmatakse läbi kõrre?

(Vee sissetõmbamisel rindkere laieneb ja suuõõnde tekib vaakum, samal ajal kui vee pinnale mõjub atmosfäärirõhk. Rõhuvahe paneb vee piki põhku üles tõusma.)

5. Kas astronaut saab kaaluta olekus laevas olles tõmmata tinti edasi-tagasi täitesulepeasse?

(Jah, saab, kui laev säilitab normaalse atmosfäärirõhu.)

Õpetaja. Nagu nendest küsimustest näha, saame paljusid füüsikalisi nähtusi seletada, teades atmosfäärirõhu olemasolu.

Kuid teades ka rõhumuutust, saame ennustada ilmamuutust.

Õpilane nr 4 räägib meile sellest oma sõnumis “Ilmaennustus”.

Õpetaja. Kuid juba iidsetest aegadest on inimesed märganud, et mõne looma käitumine on seotud ilmamuutustega. Ja ilmaga seotud märke oli palju. Tuletagem neid nüüd meelde. (õpilased kutsuvad neid märke kordamööda).

Õpetaja. Teadlased, õppides eluslooduse mehhanisme, püüavad neid uuesti luua instrumentide kujul, mis märgivad täpselt väikseimad muutused keskkonnas. Nende tähelepanekute põhjal loodi füüsikaliste nähtuste ja seadmetega seotud mõistatused.Nüüd teeme pausi ja arvame mõned mõistatused.

1. Tekib nähtamatus;

Ei küsi maja

Ja enne, kui inimesed jooksevad

Kiirusta (õhk)

2. Seinal ripub taldrik,

Nool taldrikul kõndimas

See nool edasi

Me teame ilma (baromeeter)

3. Läheb läbi nina rinnale

Ja tagurpidi hoiab teed

Ta on nähtamatu ja siiski

Ilma selleta ei saa me modemina elada. (õhk)

4. Tõuseme mäest üles

Meil on raske hingata

Millised on seadmed

Rõhu mõõtmiseks (baromeeter).

Õpetaja. Vedelikes ja gaasides tekkiv rõhk mängib meie elus tohutut rolli. Seetõttu peame rõhuga seotud füüsikaliste nähtuste selgitamiseks teadma, kuidas seda määrata ja milliste instrumentidega mõõta.

Arvan, et meie oma aitab teil vastata paljudele atmosfäärirõhuga seotud küsimustele.

Kodutöö.

Peegeldus.

Lapsed, joonistage pildi kujul, millise meeleolu olete füüsikatunnis loonud. Kas teile tund meeldis?

Kui jah, siis joonista naeratav nägu. Kui ei, siis kurb.

Kirjandus:

1. Lugeja füüsilise geograafia kohta.
2. T.P. Gerasimov "Geograafia" 6. klass. Proc. üldharidusõppeks. asutused. M.: Bustar
3. Suur looduse entsüklopeedia "Vesi ja õhk"
4. A.V. Vladimirov "Lugusid atmosfäärirõhust"
5. S. E Polyansky "arengud füüsikas"
6. Lukashik V. I. Füüsikaülesannete kogu: õpik 7.-8. klassi õpilastele. keskm. kool
7. Perõškin A. V. Füüsika. 7. klass: Õpik. üldharidusõppeks. asutused. M.: Bustard, 2015
8. Interneti-ressursid.

Rakendus.

Test-küsitlus

1. Kuidas on sõnastatud Pascali seadus?

A) jõu mõju ei sõltu mitte ainult selle moodulist, vaid ka selle pinna pindalast, millega see risti asetseb.

B) gaasi rõhk anuma seintele on kõigis suundades ühesugune.

C) kui gaasi maht väheneb, suureneb selle rõhk ja kui ruumala suureneb, siis see väheneb.

D) Vedelikule või gaasile tekitatud rõhk kandub muutumatult edasi vedeliku või gaasi igasse punkti.

2. Millist järgmistest ühikutest võetakse rõhuühikuna?

A) Newton b) Watt c) Pascal d) kilogramm.

3. millist survet avaldab pinnasele 40 tonni kaaluv paak, kui röövikupann on 2 m 2.

A) 10 kPa b) 20 kPa c) 1000 Pa d) 2000 Pa.

4. kui kuul tabab klaasi, jääb sellesse väike auk ja kui see tabab veega akvaariumi, siis klaas puruneb. Miks?

A) kuuli kiirus vees väheneb

B) Veesurve tõus purustab klaasi igas suunas.

C) kuul muudab vees oma trajektoori.

D) kuuli järsu aeglustumise tõttu vees.

5. Kui kõrge on anumas petrooleumikolonn, kui rõhk anuma põhjas on 1600 Pa? Petrooleumi tihedus on 800 kg/m 3 .

A) 2 m b) 20 cm c) 20 m d) 2 cm

Vastused: 1d 2c 3b 4b 5a

Hüdraulika vedelikku peetakse pidevaks keskkonnaks ilma tühimike ja tühimiketa. Lisaks ei võeta arvesse üksikute molekulide mõju, see tähendab, et isegi vedeliku lõpmata väikesed osakesed koosnevad väga suurest hulgast molekulidest.

Füüsika kursusest on teada, et vedeliku voolavuse tõttu, s.o. oma osakeste liikuvuse tõttu ei taju ta kontsentreeritud jõude. Seetõttu toimivad vedelikus ainult hajutatud jõud ja need jõud võivad jaguneda vedeliku mahule (massi- või kehajõud) või pinnale (pinnajõud).

Mahu (massi) jõud

Mahuliste (massi) jõudude hulka kuuluvad gravitatsiooni- ja inertsjõud. Need on proportsionaalsed massiga ja järgivad Newtoni teist seadust.

Pinnapealsed jõud

Pinnajõud peaksid hõlmama jõude, millega vedeliku või keha naabermahud mõjutavad vedelikku, kuna see mõju avaldub pindade kaudu. Vaatleme neid üksikasjalikumalt.

Laske jõud R mõjuda tasasele pinnale, mille pindala S on suvalise nurga all

Jõu R saab lagundada tangentsiaalseteks T ja normaalseteks F komponentideks.

Hõõrdejõud

Tangentsiaalset komponenti nimetatakse hõõrdejõuks T ja see põhjustab vedelikus nihkepingeid (või hõõrdepingeid):

Nihkepinge ühik SI-süsteemis on Pascal (Pa) – njuuton ruutmeetri kohta (1 Pa = 1 N/m2).

Vedeliku surve

Normaaljõudu F nimetatakse survejõuks ja see põhjustab vedelikus normaalseid survepingeid, mis määratakse suhtega:

Välisjõudude mõjul vedelikus tekkivaid normaalpingeid nimetatakse hüdromehaaniliseks rõhuks või lihtsalt rõhuks.

Rõhu referentssüsteemid

Kaaluge rõhu võrdlussüsteeme. Praktiliste probleemide lahendamisel on oluline rõhu etalonsüsteemi (rõhuskaala) valik. Skaala alguseks võib võtta absoluutset nullrõhku. Sellest nullist rõhkude loendamisel nimetatakse neid absoluutseks - P abs.

Kuid nagu praktika näitab, on tehnilisi probleeme mugavam lahendada liigse surve abil P est, st. kui skaala alguseks võetakse atmosfäärirõhk.

Rõhku, mida mõõdetakse "alla" atmosfääri nullist, nimetatakse vaakumrõhuks. P wack või vaakum.

P abs \u003d P atm + P g

kus P atm- baromeetriga mõõdetud atmosfäärirõhk.

Absoluutse rõhu vaheline seos P abs ja vaakumrõhk P wack saab paigaldada samal viisil:

P abs \u003d P atm - P vac

Nii ülerõhku kui ka vaakumit mõõdetakse ühest nullist ( P atm), kuid erinevates suundades.

Seega on absoluut-, manomeetri- ja vaakumrõhk omavahel seotud ja võimaldavad ühe teisendada teiseks.

Surveühikud

Praktika on näidanud, et tehniliste (rakenduslike) probleemide lahendamiseks on kõige mugavam kasutada liigset survet. Rõhu põhiühik SI-süsteemis on paskal (Pa), mis on võrdne rõhuga, mis tekib siis, kui 1 m2 suurusele pinnale rakendatakse jõudu 1 N (1 Pa = 1 N/m2).

Kuid sagedamini kasutatakse suuremaid ühikuid: kilopaskal (1 kPa = 10 3 Pa) ja megapaskal (1 MPa = 10 6 Pa).

Tehnoloogias on laialt levinud süsteemiväline seade - tehniline atmosfäär (at), mis võrdub rõhuga, mis tekib siis, kui jõud 1 kgf mõjub 1 cm 2 suurusele alale (1 at = 1 kgf / cm 2).

Kõige sagedamini kasutatavate üksuste vahelised seosed on järgmised:

10 at = 0,981 MPa ≈ 1 MPa või 1 at = 98,1 kPa ≈ 100 kPa.

Väliskirjanduses kasutatakse ka rõhuühiku baari.

(1 bar = 105 Pa).

Millistes teistes ühikutes rõhku mõõdetakse, näete

Vaatleme mõningaid vedelike omadusi, millel on kõige olulisem mõju neis toimuvatele protsessidele ja mida seetõttu hüdraulikasüsteemide arvutustes arvesse võetakse.

Tihedus ja erikaal

Vedeliku mehaaniliste omaduste olulisemad omadused on selle tihedus ja erikaal. Nad määravad vedeliku "kaalu".

Tihedus ρ (kg / m 3) on vedeliku mass m, mis on ümbritsetud selle mahuühikuga V, st.

Valemites oleva tiheduse asemel võib kasutada ka erikaalu γ (N/m 3), s.o. kaal G = m⋅g mahuühiku V kohta:

γ = G / V = ​​​​m⋅g / V = ​​​​ρ⋅g

Vedeliku tiheduse ja erikaalu muutused temperatuuri ja rõhu muutustega on ebaolulised ning enamasti ei võeta neid arvesse.

Enimkasutatavate vedelike ja gaaside tihedused (kg / m 3):

Viskoossus

Viskoossus on vedeliku võime seista vastu nihkele, st omadus, mis on voolavuse vastand (viskoossemad vedelikud on vähem vedelikku). Viskoossus avaldub nihkepingete (hõõrdepingete) tekkimises.

Mõelge kihilisele vedelikuvoolule piki seina (joonis)

Sel juhul aeglustub vedeliku vool selle viskoossuse tõttu. Veelgi enam, mida väiksem on vedeliku kiirus kihis, seda lähemal on see seinale. Newtoni hüpoteesi kohaselt määratakse vedelikukihis seinast y kaugusel tekkiv nihkepinge sõltuvus:

Newtoni hõõrdeseadus

=	μ⋅	dv
		dy

kus dv/dy on kiiruse gradient, mis iseloomustab kiiruse v suurenemise intensiivsust kaugusega seinast (piki y-telge), μ on vedeliku dünaamiline viskoossus.

Enamik hüdraulikasüsteemides kasutatavaid vedelikke järgib Newtoni hõõrdeseadust ja neid nimetatakse Newtoni vedelikeks.

Siiski tuleb meeles pidada, et on vedelikke, milles Newtoni seadust mingil määral rikutakse. Selliseid vedelikke nimetatakse mitte-Newtoni vedelikeks.

Valemis sisalduvat μ väärtust (vedeliku dünaamiline viskoossus) mõõdetakse Pa ⋅ koos või poosis 1 P = 0,1 Pa ⋅ Koos. Poise (tähis: P, aastani 1978 pz; rahvusvaheline - P; prantsuse keelest poise) - dünaamilise viskoossuse ühik CGS ühikute süsteemis. Üks poos on võrdne vedeliku viskoossusega, mis peab vastu 1 düüni jõule kahe 1 cm² suuruse vedelikukihi vastastikusele liikumisele, mis asuvad üksteisest 1 cm kaugusel ja liiguvad vastastikku suhteline kiirus 1 cm/s.

1 P \u003d 1 g / (cm s) \u003d 0,1 N s / m²

Üksus on nime saanud J. L. M. Poiseuille’ järgi. Poise'il on SI-süsteemis analoog - pascal sekund (Pa s).

1 Pa s = 10 P

Vee viskoossus 20 °C juures on 0,01002 P ehk umbes 1 sentipoiss.

Kuid praktikas laialdasemat kasutamist

Kinemaatiline viskoossus:

ν	=	μ
		ρ

Viimase mõõtühik SI-süsteemis on m 2 / s või väiksem ühik - cm 2 / s, mida tavaliselt nimetatakse Stokesiks, 1 St = 1 cm 2 / s. Viskoossuse mõõtmiseks kasutatakse ka centistooke: 1 cSt = 0,01 St.

Vedelike viskoossus sõltub oluliselt temperatuurist ning tilkuvate vedelike viskoossus temperatuuri tõustes väheneb, gaaside viskoossus aga suureneb (vt joonist).

Seda seletatakse asjaoluga, et tilkuvates vedelikes, kus molekulid on üksteise lähedal, on viskoossus tingitud molekulaarse ühtekuuluvuse jõududest. Need jõud nõrgenevad temperatuuri tõustes ja viskoossus väheneb. Gaasides paiknevad molekulid üksteisest palju kaugemal. Gaasi viskoossus sõltub molekulide kaootilise liikumise intensiivsusest. Temperatuuri tõustes see intensiivsus suureneb ja gaasi viskoossus suureneb.

Rõhust oleneb ka vedelike viskoossus, kuid see muutus on ebaoluline ja enamasti ei võeta seda arvesse.

Kokkusurutavus

Kokkusurutavus on vedeliku võime rõhu all muuta oma mahtu. Tilkuvate vedelike ja gaaside kokkusurutavus erineb oluliselt. Seega muudavad tilkuvad vedelikud rõhu muutumisel oma mahtu väga vähe. Vastupidi, gaase saab rõhu all oluliselt kokku suruda ja selle puudumisel lõpmatult laieneda.

Et võtta arvesse gaaside kokkusurutavust erinevates tingimustes, võib kasutada gaasi olekuvõrrandeid või polütroopsete protsesside sõltuvusi.

Tilkuvate vedelike kokkusurutavust iseloomustab mahuline surveaste β p (Pa -1):

kus dV on ruumala muutus rõhu all; dr - rõhu muutus; V on vedeliku maht.

Miinusmärk valemis on tingitud sellest, et rõhu tõustes vedeliku maht väheneb, s.t. positiivne rõhukasv põhjustab negatiivse mahu suurenemise.

Piiratud rõhu juurdekasvu ja teadaoleva algmahu V 0 abil saab määrata vedeliku lõpliku mahu:

V 1 \u003d V 0 (1 - β p Δp)

samuti selle tihedus

Mahulise survesuhte β p pöördväärtust nimetatakse vedeliku elastsusmooduliks (või elastsusmoodul) K = 1/ β p (Pa).

See väärtus sisaldub üldistatud Hooke'i seaduses, mis seob rõhu muutuse mahu muutusega

	ΔV	= -	∆lk
	v		K

Tilkuvate vedelike elastsusmoodul muutub temperatuuri ja rõhu muutumisel. Kuid enamikul juhtudel peetakse K-d konstantseks väärtuseks, võttes selle keskmiseks väärtuseks teatud temperatuuride või rõhkude vahemikus.

Mõnede vedelike elastsusmoodul (MPa):

Soojuspaisumine

Vedeliku võimet muuta oma mahtu temperatuuri muutumisel nimetatakse soojuspaisumiseks. Seda iseloomustab soojuspaisumise koefitsient β t:

kus dT on temperatuurimuutus; dV on ruumala muutus temperatuuri mõjul; V on vedeliku maht.

Piiratud temperatuuritõusude jaoks:

V 1 \u003d V 0 (1 + β t ΔT)

Nagu valemitest näha, suureneb temperatuuri tõustes vedeliku maht ja väheneb tihedus.

Vedelike soojuspaisumise koefitsient sõltub rõhust ja temperatuurist:

See tähendab, et erinevates tingimustes on soojuspaisumistegur muutunud 50 korda. Kuid praktikas võetakse keskmine väärtus tavaliselt etteantud temperatuuri- ja rõhuvahemikus Näiteks mineraalõlide puhul β t ≈ 800·10 -6 1/deg.

Gaasid muudavad temperatuuri muutudes oma mahtu üsna oluliselt. Selle muutuse arvessevõtmiseks kasutatakse gaaside olekuvõrrandeid või polütroopsete protsesside valemeid.

Aurustumine

Iga tilkuv vedelik on võimeline muutma oma agregatsiooni olekut, eriti muutudes auruks. Seda vedelike langemise omadust nimetatakse lenduvuseks. Hüdraulika puhul on kõige olulisem tingimus, mille korral algab intensiivne aurustamine kogu mahu ulatuses - vedeliku keemine.

Keetmise alustamiseks tuleb luua teatud tingimused (temperatuur ja rõhk). Näiteks destilleeritud vesi keeb normaalsel atmosfäärirõhul ja temperatuuril 100°C. See on aga vee keetmise erijuhtum. Sama vesi võib keeda erineval temperatuuril, kui see on erineva rõhu mõjul, st iga hüdrosüsteemis kasutatava vedeliku temperatuuri jaoks on oma rõhk, mille juures see keeb.

Rõhku, mille juures vedelik keeb, nimetatakse küllastunud auru rõhuks (p n.p.).

p väärtus n.p. antud alati absoluutrõhuna ja oleneb temperatuurist.

Näiteks on joonisel näidatud vee küllastunud aurude rõhu sõltuvus temperatuurist.

Punkt A on graafikul esile tõstetud, mis vastab temperatuurile 100°C ja normaalsele atmosfäärirõhule p a. Kui vee vabale pinnale tekib kõrgem rõhk p 1, siis see keeb kõrgemal temperatuuril T 1 (joonisel punkt B). Ja vastupidi, madalal rõhul p 2 keeb vesi madalamal temperatuuril T 2 (punkt C).

Gaaside lahustuvus

Paljud vedelikud on võimelised gaase iseenesest lahustama. Seda võimet iseloomustab lahustunud gaasi kogus vedeliku mahuühiku kohta, see erineb erinevate vedelike puhul ja muutub rõhu tõustes.

Vedelikus kuni selle täieliku küllastumiseni lahustunud gaasi suhtelist mahtu võib Henry seaduse kohaselt pidada rõhuga otseselt võrdeliseks, see tähendab:

kus V g on lahustunud gaasi maht, vähendatud normaaltingimusteni (p 0, T 0);
V W - vedeliku maht;
k - lahustuvustegur;
p on vedeliku rõhk.

Koefitsiendil k on 20°C juures järgmised väärtused:

Rõhu alandamisel eraldub vedelikus lahustunud gaas, pealegi intensiivsemalt, kui selles lahustub. See nähtus võib hüdraulikasüsteemide tööd negatiivselt mõjutada.

Pascali rõhuseaduse avastas 17. sajandil prantsuse teadlane Blaise Pascal, kelle järgi see ka oma nime sai. Käesolevas artiklis käsitletakse üksikasjalikult selle seaduse sõnastust, tähendust ja rakendamist igapäevaelus.

Pascali seaduse olemus

Pascali seadus – vedelikule või gaasile avaldatav rõhk kandub muutumatult edasi vedeliku või gaasi igasse punkti. See tähendab, et rõhu ülekanne kõigis suundades on sama.

See seadus kehtib ainult vedelike ja gaaside kohta. Fakt on see, et rõhu all olevad vedelate ja gaasiliste ainete molekulid käituvad tahkete ainete molekulidest üsna erinevalt. Nende liikumine on erinev. Kui vedeliku ja gaasi molekulid liiguvad suhteliselt vabalt, siis tahkete ainete molekulidel sellist vabadust ei ole. Nad võnguvad vaid veidi, kaldudes pisut kõrvale oma algsest asendist. Ja tänu gaasi- ja vedelikumolekulide suhteliselt vabale liikumisele avaldavad nad survet igas suunas.

Pascali seaduse valem ja põhiväärtus

Peamine suurus Pascali seaduses on surve. Seda mõõdetakse Pascals (Pa). Rõhk (P)- suhtumine jõud (F), mis toimib selle suhtes risti olevale pinnale Ruut (S). Järelikult: P=F/S.

Gaasi ja vedeliku rõhu omadused

Olles suletud anumas, põrkuvad vedelike ja gaaside väikseimad osakesed – molekulid – vastu anuma seinu. Kuna need osakesed on liikuvad, on nad võimelised liikuma kõrgema rõhuga kohast madala rõhuga kohta, s.t. lühikese aja jooksul muutub see ühtlaseks kogu hõivatud laeva pinnal.

Seaduse paremaks mõistmiseks võite läbi viia katse. Võtke õhupall ja täitke see veega. Seejärel teeme õhukese nõelaga mitu auku. Tulemus ei pane teid ootama. Vesi hakkab aukudest välja voolama ja kui pall on kokku surutud (st survet rakendatakse), suureneb iga joa rõhk mitu korda, olenemata sellest, kus täpselt survet rakendati.

Sama katset saab teha ka Pascali palliga. See on ümmargune aukudega kuul, mille külge on kinnitatud kolb.

Riis. 1. Blaise Pascal

Vedeliku rõhu määramine anuma põhjas toimub järgmise valemi järgi:

p=P/S=gpSh/s

p=gρ h

• g- raskuskiirendus,
• ρ - vedeliku tihedus (kg / m3)
• h- sügavus (vedelikusamba kõrgus)
• lk on rõhk paskalites.

Vee all oleneb rõhk ainult vedeliku sügavusest ja tihedusest. See tähendab, et meres või ookeanis on tihedus suurema keelekümbluse korral suurem.

Riis. 2. Surve erinevatel sügavustel

Seaduse rakendamine praktikas

Praktikas rakendatakse paljusid füüsikaseadusi, sealhulgas Pascali seadust. Näiteks tavaline torustik ei saaks toimida, kui see seadus selles ei toimiks. Liiguvad ju veemolekulid torus suvaliselt ja suhteliselt vabalt, mis tähendab, et veetoru seintele avaldatav rõhk on igal pool ühesugune. Hüdraulilise pressi töö põhineb ka vedelike liikumis- ja tasakaaluseadustel. Press koosneb kahest omavahel ühendatud kolbidega silindrist. Kolbide all olev ruum on täidetud õliga. Kui jõud F 2 mõjub väiksemale kolvile pindalaga S 2, siis jõud F 1 mõjub suuremale kolvile pindalaga S 1 .

Riis. 3. Hüdrauliline press

Katsetada võib ka toore ja keedetud munaga. Kui terav ese, näiteks pikk küüs, läbistab esmalt ühe ja seejärel teise, siis on tulemus erinev. Kõvaks keedetud muna läheb läbi küüne ja toores puruneb kildudeks, kuna Pascali seadus kehtib toore muna kohta, kuid mitte kõva muna kohta.

Pascali seadus ütleb, et rõhk puhkeolekus oleva vedeliku kõigis punktides on sama, see tähendab: F 1 /S 1 \u003d F 2 /S 2, kust F 2 /F 1 \u003d S 2 /S 1.

Jõud F 2 on sama mitu korda suurem kui jõud F 1, mitu korda on suurema kolvi pindala suurem kui väikese kolvi pindala.

Mida me õppisime?

7. klassis õpitava Pascali seaduse põhiväärtus on rõhk, mida mõõdetakse Pascalites. Erinevalt tahketest ainetest avaldavad gaasilised ja vedelad ained survet anuma seintele, milles nad asuvad. Selle põhjuseks on molekulid, mis liiguvad vabalt ja juhuslikult erinevates suundades.

Teemaviktoriin

Aruande hindamine

Keskmine hinne: 4.6. Kokku saadud hinnanguid: 444.

Rõhk - väärtust, mis võrdub pinnaga risti mõjuva jõu suhtega, nimetatakse rõhuks. Rõhuühik on rõhk, mille tekitab 1 N jõud, mis mõjub 1 m2 suurusele pinnale, mis on selle pinnaga risti.

Seetõttu on rõhu määramiseks vaja jagada pinnaga risti mõjuv jõud pindalaga.

On teada, et gaasimolekulid liiguvad juhuslikult. Liikumise ajal põrkuvad nad nii üksteisega kui ka anuma seintega, milles gaas asub. Gaasis on palju molekule ja seetõttu on nende mõjude arv väga suur. Kuigi üksiku molekuli löögijõud on väike, on kõigi molekulide mõju anuma seintele märkimisväärne ja see tekitab gaasirõhu. Seega on gaasi surve anuma seintele (ja gaasi sisse asetatud kehale) põhjustatud gaasimolekulide mõjust.

Kui gaasi maht väheneb, suureneb selle rõhk ja ruumala suurenemisel rõhk väheneb, tingimusel et gaasi mass ja temperatuur jäävad muutumatuks.

Üheski vedelikus ei ole molekulid jäigalt seotud ja seetõttu võtab vedelik anuma kuju, kuhu see valatakse. Nagu tahked ained, avaldab vedelik survet anuma põhjale. Kuid erinevalt tahketest ainetest avaldab vedelik survet anuma seintele.

Selle nähtuse selgitamiseks jagame vedelikusammas mõtteliselt kolmeks kihiks (a, b, c). Samas on näha, et vedeliku enda sees on rõhk: vedelik on gravitatsioonisurve all ja selle ülemiste kihtide kaal mõjub vedeliku alumistele kihtidele. Kihti a mõjutav gravitatsioonijõud surub selle vastu teist kihti b. Kiht b edastab sellele tekkiva rõhu igas suunas. Lisaks mõjub sellele kihile ka gravitatsioon, mis surub selle vastu kolmandat kihti c. Seetõttu tõuseb rõhk kolmandal päeval ja see on suurim anuma põhjas.

Rõhk vedeliku sees oleneb selle tihedusest.

Vedelikule või gaasile avaldatav rõhk kandub muutumatult edasi vedeliku või gaasi ruumala igasse punkti. Seda väidet nimetatakse Pascali seaduseks.

Rõhu ühik SI-s on rõhk, mis tekib 1 N jõu mõjul sellega risti olevale pinnale, mille pindala on 1 m2. Seda ühikut nimetatakse pascaliks (Pa).

Rõhuühiku nimi on antud prantsuse teadlase Blaise Pascali auks.

Blaise Pascal

Blaise Pascal – prantsuse matemaatik, füüsik ja filosoof, sündinud 19. juunil 1623. aastal. Ta oli pere kolmas laps. Tema ema suri, kui ta oli vaid kolmeaastane. 1632. aastal lahkus Pascali perekond Clermontist ja läks Pariisi. Pascali isal oli hea haridus ja ta otsustas selle otse oma pojale edasi anda. Isa otsustas, et Blaise ei peaks matemaatikat õppima enne 15. eluaastat ja kõik matemaatilised raamatud eemaldati nende kodust. Kuid Blaise’i uudishimu ajendas teda 12-aastaselt geomeetriat õppima. Kui isa sellest teada sai, leebus ta ja lubas Blaise'il Eukleidest õppida.

Blaise Pascal andis olulise panuse matemaatika, geomeetria, filosoofia ja kirjanduse arengusse.

Füüsikas uuris Pascal õhurõhku ja hüdrostaatikat.

Lähtudes Pascali seadusest, on järgnevat katset lihtne seletada.

Võtame palli, millel on erinevates kohtades kitsad augud. Kuuli külge on kinnitatud toru, millesse torgatakse kolb. Kui tõmbate vett palli sisse ja surute kolvi torusse, siis hakkab vesi voolama kõigist kuuli aukudest. Selles katses surub kolb torus oleva vee pinnale.

Pascali seadus

Kolvi all olevad veeosakesed kondenseerudes kannavad oma rõhu teistesse sügavamal asuvatesse kihtidesse. Seega kandub kolvi rõhk palli täitva vedeliku igasse punkti. Selle tulemusena surutakse osa veest pallist välja kõikidest aukudest välja voolavate ojadena.

Kui pall on suitsuga täidetud, siis kui kolb torusse suruda, hakkavad kõikidest kuuli aukudest suitsujupid välja tulema. See kinnitab (et gaasid edastavad ka neile tekkivat rõhku kõikides suundades võrdselt). Niisiis, kogemus näitab, et vedeliku sees on rõhk ja samal tasemel on see igas suunas ühesugune. Rõhk suureneb sügavusega. Gaasid ei erine selle poolest vedelikest.

Pascali seadus kehtib vedelike ja gaaside kohta. See aga ei võta arvesse üht olulist asjaolu – kaalu olemasolu.

Maistes tingimustes ei tohi seda unustada. Samuti kaalub see vett. Seetõttu on selge, et kaks erineval sügavusel vee all asuvat kohta kogevad erinevat survet.

Vee rõhku selle raskusjõu tõttu nimetatakse hüdrostaatiliseks.

Maapealsetes tingimustes surub õhk kõige sagedamini vedeliku vabale pinnale. Õhurõhku nimetatakse atmosfäärirõhuks. Rõhk sügavusel on atmosfääri ja hüdrostaatilise rõhu summa.

Kui kaks erineva kujuga, kuid sama veetasemega anumat on ühendatud toruga, siis vesi ühest anumast teise ei liigu. Selline üleminek võib toimuda juhul, kui rõhud anumates oleksid erinevad. Kuid see pole nii ja suhtlevates anumates on vedelik, olenemata nende kujust, alati samal tasemel.

Näiteks kui veetasemed suhtlevates anumates on erinevad, hakkab vesi liikuma ja tasemed muutuvad võrdseks.

Vee rõhk on palju suurem kui õhurõhk. 10 m sügavusel surub vesi 1 kg lisajõuga 1 cm2 peale atmosfäärirõhule. Kilomeetri sügavusel - jõuga 100 kg 1 cm2 kohta.

Ookeani sügavus on kohati üle 10 km. Veesurve jõud sellisel sügavusel on erakordselt suur. Puutükid, mis on langetatud 5 km sügavusele, tihendatakse selle tohutu survega nii palju, et pärast sellist > vajuvad nad veetünnis, nagu tellised.

See tohutu surve tekitab suuri takistusi mereelu uurijatele. Süvaveelaskumised tehakse teraskuulikestes – nn batüsfäärides ehk batüskaafides, mis peavad taluma survet üle 1 tonni 1 cm2 kohta.

Allveelaevad seevastu vajuvad vaid 100-200m sügavusele.

Vedeliku rõhk anuma põhjas oleneb vedelikusamba tihedusest ja kõrgusest.

Mõõtke klaasi põhjas oleva vee rõhku. Loomulikult deformeerub klaasi põhi survejõudude mõjul ja teades deformatsiooni suurust, saaksime määrata selle põhjustanud jõu suuruse ja arvutada rõhu; kuid see deformatsioon on nii väike, et seda on praktiliselt võimatu otse mõõta. Kuna antud keha deformatsiooni järgi on mugav hinnata vedeliku poolt sellele avaldatavat rõhku ainult siis, kui deformatsioonid on täpselt suured, siis kasutatakse vedeliku rõhu praktiliseks määramiseks spetsiaalseid instrumente - manomeetreid, milles deformatsioonil on suhteliselt suur, kergesti mõõdetav väärtus. Lihtsaim membraani manomeeter on paigutatud järgmiselt. Õhuke elastne membraanplaat – sulgeb tühja kasti hermeetiliselt. Membraanile on kinnitatud osuti, mis pöörleb ümber telje. Kui seade on sukeldatud vedelikku, paindub membraan survejõudude mõjul ja selle läbipaine kandub suurendatud kujul üle skaalal liikuvale osutile.

rõhumõõdik

Iga osuti asend vastab membraani teatud läbipaindele ja sellest tulenevalt ka teatud survejõule membraanile. Teades membraani pindala, on võimalik liikuda survejõududelt rõhkudele endile. Rõhku saate otse mõõta, kui eelkalibreerite manomeetri, st määrate, milline rõhk vastab osuti konkreetsele positsioonile skaalal. Selleks peate manomeetri allutama rõhkudele, mille väärtus on teada, ja märkides osuti asukohta, panema seadme skaalale vastavad numbrid.

Maad ümbritsevat õhukest nimetatakse atmosfääriks. Nagu näitavad Maa tehissatelliitide lennu vaatlused, ulatub atmosfäär mitme tuhande kilomeetri kõrgusele. Me elame tohutu õhuookeani põhjas. Maa pind on selle ookeani põhi.

Gravitatsiooni toimel suruvad ülemised õhukihid sarnaselt ookeaniveega alumisi kihte kokku. Kõige rohkem surutakse kokku otse Maaga külgnev õhukiht, mis Pascali seaduse kohaselt kannab sellele tekkivat rõhku üle igas suunas.

Selle tulemusena kogevad maapind ja sellel asuvad kehad kogu õhu paksuse rõhku või, nagu tavaliselt öeldakse, atmosfäärirõhku.

Atmosfäärirõhk pole nii väike. Igale kehapinna ruutsentimeetrile mõjub jõud umbes 1 kg.

Atmosfäärirõhu põhjus on ilmne. Nagu veel, on ka õhul kaal, mis tähendab, et see avaldab (nagu vee puhul) rõhku, mis on võrdne keha kohal oleva õhusamba kaaluga. Mida kõrgemale mäest üles ronime, seda vähem õhku meie kohal on, mis tähendab, et õhurõhk väheneb.

Teaduslikel ja igapäevastel eesmärkidel peate suutma mõõta survet. Selleks on spetsiaalsed seadmed - baromeetrid.

Baromeeter

Baromeetri valmistamine pole keeruline. Elavhõbe valatakse ühest otsast suletud torusse. Avatud otsa sõrmega kinni keerates keeratakse toru ümber ja avatud ots kastetakse elavhõbedatopsi. Sel juhul torus olev elavhõbe laskub alla, kuid ei vala välja. Elavhõbeda kohal olev ruum torus on kahtlemata õhutu. Elavhõbedat hoiab torus välisõhu rõhk.

Ükskõik, mis suuruses me elavhõbedatopsi võtame, olenemata toru läbimõõdust tõuseb elavhõbe alati ligikaudu samale kõrgusele - 76 cm.

Kui võtame toru, mis on lühem kui 76 cm, täitub see täielikult elavhõbedaga ja me ei näe tühimikku. 76 cm kõrgune elavhõbedasammas surub alusele sama jõuga kui atmosfäär.

Üks kilogramm ruutsentimeetri kohta on normaalne atmosfäärirõhk.

Arv 76 cm tähendab, et sellist elavhõbedasammast tasakaalustab kogu atmosfääri õhusammas, mis asub sama ala kohal.

Baromeetrilisele torule võib anda mitmesuguseid kujundeid, oluline on ainult üks: toru üks ots peab olema suletud, et elavhõbeda pinnast kõrgemal ei oleks õhku. Atmosfäärirõhk mõjutab elavhõbeda teist taset.

Elavhõbedabaromeetriga saab väga suure täpsusega mõõta atmosfäärirõhku. Elavhõbedat pole muidugi vaja võtta, sobib ka igasugune muu vedelik. Kuid elavhõbe on kõige raskem vedelik ja elavhõbedasamba kõrgus normaalrõhul on väikseim.

Rõhu mõõtmiseks kasutatakse erinevaid ühikuid. Sageli näitavad need lihtsalt elavhõbedasamba kõrgust millimeetrites. Näiteks ütlevad nad, et täna on rõhk normist kõrgem, see on 768 mm Hg. Art.

Rõhk 760 mm Hg. Art. mõnikord nimetatakse seda ka füüsiliseks atmosfääriks. Rõhku 1 kg/cm2 nimetatakse tehniliseks atmosfääriks.

Elavhõbedabaromeeter pole eriti käepärane instrument. Elavhõbeda pinda ei ole soovitav jätta paljastatuks (elavhõbedaaur on mürgine), lisaks pole seade kaasaskantav.

Metallbaromeetritel – aneroididel neid puudusi ei esine.

Sellist baromeetrit on kõik näinud. See on väike ümmargune metallkarp, millel on skaala ja nool. Rõhu väärtused on märgitud skaalal, tavaliselt elavhõbeda sentimeetrites.

Metallist kastist on õhk välja pumbatud. Karbi kaant hoiab paigal tugev vedru, sest muidu suruks see atmosfäärirõhu mõjul sisse. Kui rõhk muutub, siis kork kas paindub või ulatub välja. Kaanega on ühendatud nool ja nii, et sisse vajutades läheb nool paremale.

Selline baromeeter kalibreeritakse selle näitude võrdlemisel elavhõbedaga.

Kui soovite rõhku teada, ärge unustage sõrmega baromeetrit koputada. Sihverplaadi osuti kogeb palju hõõrdumist ja tavaliselt jääb >-sse kinni.

Lihtne seade, sifoon, põhineb atmosfäärirõhul.

Juht tahab aidata sõpra, kellel bensiin otsa sai. Kuidas tühjendada bensiini auto paagist? Ärge kallutage seda nagu teekannu.

Appi tuleb kummist toru. Selle üks ots lastakse gaasipaaki ja teisest otsast imetakse suuga õhk välja. Seejärel kiire liigutus – lahtine ots kinnitatakse sõrmega kinni ja seatakse gaasipaagist allapoole. Nüüd saab näpu ära võtta – bensiin valgub voolikust välja.

Kumer kummist toru on sifoon. Vedelik liigub sel juhul samal põhjusel nagu sirge kaldega torus. Mõlemal juhul voolab vedelik lõpuks alla.

Sifooni töötamiseks on vajalik atmosfäärirõhk: see on > vedel ja ei lase torus oleval vedelikusambal lõhkeda. Kui atmosfäärirõhku ei oleks, lõhkeks kolonn läbipääsupunktis ja vedelik veereks mõlemasse anumasse.

surve sifoon

Sifoon hakkab tööle, kui vedelik paremas (nii-öelda >) põlves langeb allapoole pumbatava vedeliku taset, millesse toru vasakpoolne ots langetatakse. Vastasel juhul läheb vedelik tagasi.

Praktikas kasutatakse atmosfäärirõhu mõõtmiseks metallist baromeetrit, mida nimetatakse aneroidiks (kreeka keelest tõlkes - ilma vedelikuta. Baromeetrit nimetatakse nii, kuna see ei sisalda elavhõbedat).

Atmosfääri hoiab koos Maalt mõjuv gravitatsioon. Selle jõu mõjul suruvad ülemised õhukihid alumistele vastu, mistõttu on Maaga külgnev õhukiht kõige kokkusurutud ja tihedam. See rõhk, vastavalt Pascali seadusele, kandub edasi kõikides suundades ja mõjub kõikidele kehadele Maal ja selle pinnal.

Maale rõhuva õhukihi paksus väheneb kõrgusega, seetõttu väheneb ka rõhk.

Paljud nähtused viitavad atmosfäärirõhu olemasolule. Kui langetatud kolviga klaastoru asetada veega anumasse ja tõsta õrnalt üles, siis vesi järgneb kolvile. Atmosfäär surub anumas veepinnale; Pascali seaduse kohaselt kandub see rõhk klaastoru all olevale veele ja ajab vee üles, järgides kolvi.

Alates iidsetest tsivilisatsioonidest on imemispumbad tuntud. Nende abiga oli võimalik tõsta vesi märkimisväärsele kõrgusele. Vesi järgnes üllatavalt kuulekalt sellise pumba kolvile.

Muistsed filosoofid mõtlesid selle põhjustele ja jõudsid nii mõtlikule järeldusele: vesi järgneb kolvile, sest loodus kardab tühjust, seetõttu pole kolvi ja vee vahel vaba ruumi.

Nad räägivad, et üks meister ehitas Firenzesse Toscana hertsogi aedadesse imemispumba, mille kolb pidi tõmbama vett enam kui 10m kõrgusele. Kuid ükskõik kui kõvasti nad selle pumbaga vett imeda ei püüdnud, ei töötanud midagi. 10m kõrgusel tõusis vesi kolvi taha, siis liikus kolb veest eemale ja tekkis just see tühimik, mida loodus kardab.

Kui nad pöördusid Galileo poole palvega selgitada ebaõnnestumise põhjust, vastas too, et loodusele tõesti ei meeldi tühjus, vaid kuni teatud piirini. Galileo õpilane Torricelli kasutas seda juhtumit ilmselt ettekäändena, et korraldada 1643. aastal oma kuulus eksperiment elavhõbedaga täidetud toruga. Kirjeldasime just seda katset – elavhõbedabaromeetri valmistamine on Torricelli katse.

Võttes toru, mille kõrgus oli üle 76 mm, tekitas Torricelli elavhõbeda kohale tühimiku (seda nimetatakse sageli Torricelli tühimiku järgi) ja tõestas sellega atmosfäärirõhu olemasolu.

Selle kogemusega lahendas Torricelli Toscana hertsogi meistri hämmelduse. Tõepoolest, on selge, mitu meetrit vesi kohusetundlikult imipumba kolvi järgib. See liikumine jätkub seni, kuni veesammas, mille pindala on 1 cm2, on kaalult võrdne 1 kg-ga. Sellise veesamba kõrgus on 10 m. Sellepärast loodus kardab tühjust. aga rohkem kui 10m.

1654. aastal, 11 aastat pärast Torricelli avastamist, näitas atmosfäärirõhu mõju selgelt Magdeburgi burgomeister Otto von Guericke. Kuulsus tõi autorile mitte niivõrd kogemuse füüsilise olemuse, kuivõrd tema lavastuse teatraalsuse.

Kaks vasest poolkera ühendati O-rõngaga. Ühe poolkera külge kinnitatud kraani kaudu pumbati komponeeritud kuulist õhku välja, misjärel oli poolkerade eraldamine võimatu. Guericke'i kogemuste üksikasjalik kirjeldus on säilinud. Poolkeradele mõjuvat atmosfäärirõhku saab nüüd välja arvutada: 37 cm läbimõõduga kuuli jõud oli ligikaudu üks tonn. Poolkerade eraldamiseks käskis Gerike kasutada kaks kaheksat hobust. Trossid juhiti rakmete külge, keermestatud läbi rõnga, kinnitatud poolkerade külge. Hobused ei suutnud poolkerasid eraldada.

Kaheksa hobuse tugevusest (täpselt kaheksa, mitte kuusteist, sest teist kaheksat, mis oli efekti suurendamiseks rakendatud, sai asendada seina sisse löödud konksuga, säilitades samal ajal poolkeradele mõjuva jõu) ei piisanud, et murda. Magdeburgi poolkerad.

Kui kahe kokkupuutes oleva keha vahel on tühi õõnsus, siis need kehad ei lagune atmosfäärirõhu mõjul.

Merepinnal on atmosfäärirõhu väärtus tavaliselt võrdne 760 mm kõrguse elavhõbedasamba rõhuga.

Mõõtes õhurõhku baromeetriga, võib leida, et see väheneb kõrguse kasvades Maa pinnast (12m kõrgusel tõustes ca 1 mm Hg). Samuti on atmosfäärirõhu muutused seotud ilmamuutustega. Näiteks on atmosfäärirõhu tõus seotud selge ilmaga.

Atmosfäärirõhu väärtus on lähipäevade ilma ennustamisel väga oluline, kuna õhurõhu muutused on seotud ilmamuutustega. Baromeeter on meteoroloogiliste vaatluste jaoks vajalik instrument.

Ilmastikust tingitud rõhukõikumised on väga ebaregulaarsed. Kunagi arvati, et ainult üks rõhk määrab ilma. Seetõttu on baromeetritele endiselt pealdised: selge, kuiv, vihm, torm. Seal on isegi kiri: >.

Rõhumuutused mängivad ilmamuutustes suurt rolli. Kuid see roll ei ole määrav.

Tuule suund ja tugevus on seotud atmosfäärirõhu jaotusega.

Rõhk maakera eri kohtades ei ole sama ja tugevam rõhk > õhk madalama rõhuga kohtadesse. Näib, et tuul peaks puhuma isobaaridega risti, see tähendab, kus rõhk langeb kõige kiiremini. Tuulekaardid näitavad aga muud. Coriolise jõud segab õhurõhku ja viib sisse selle korrektsiooni, mis on väga oluline.

Nagu me teame, mõjutab iga põhjapoolkeral liikuv keha Coriolise jõud, mis on suunatud liikumisel paremale. See kehtib ka õhuosakeste kohta. Suurema rõhuga kohtadest väiksema rõhuga kohtadesse välja pigistatuna peaks osake liikuma üle isobaaride, kuid Coriolise jõud kaldub selle paremale ja tuule suund moodustab tuule suunaga umbes 45 kraadise nurga. isobaarid.

Hämmastavalt suur efekt nii väikese jõu kohta. See on tingitud asjaolust, et Coriolise jõu sekkumine - õhukihtide hõõrdumine - on samuti väga ebaoluline.

Veelgi huvitavam on Coriolise jõu mõju tuulte suunale > ja > rõhul. Coriolise jõu toimel ei liigu õhk > rõhust eemaldudes igas suunas mööda raadiusi, vaid liigub mööda kõveraid jooni - spiraale. Need spiraalsed õhuvoolud keerduvad samas suunas ja tekitavad rõhupiirkonnas ringikujulise keerise, mis liigutab õhumasse päripäeva.

Sama juhtub madala rõhu piirkonnas. Coriolise jõu puudumisel voolaks õhk sellesse piirkonda ühtlaselt mööda kõiki raadiusi. Õhumassid kalduvad aga teel paremale.

Madalrõhualade tuuli nimetatakse tsükloniteks, kõrgrõhualade tuuli antitsükloniteks.

Ärge arvake, et iga tsüklon tähendab orkaani või tormi. Tsüklonite või antitsüklonite läbimine läbi linna, kus me elame, on tavaline nähtus, mis on siiski seotud enamasti muutliku ilmaga. Paljudel juhtudel tähendab tsükloni lähenemine halva ilma, antitsükloni lähenemine hea ilma tulekut.

Sünoptikute teed me siiski ei lähe.