Siapa yang mengukur tekanan atmosfera? Tekanan atmosfera

Tekanan ini dipanggil tekanan atmosfera. Berapa besarnya?

Dihantar oleh pembaca dari laman Internet

perpustakaan fizik, pelajaran fizik, program fizik, nota pelajaran fizik, buku teks fizik, kerja rumah siap sedia

Isi pelajaran nota pelajaran menyokong kaedah pecutan pembentangan pelajaran bingkai teknologi interaktif berlatih tugasan dan latihan bengkel ujian kendiri, latihan, kes, pencarian kerja rumah soalan perbincangan soalan retorik daripada pelajar Ilustrasi audio, klip video dan multimedia gambar, gambar, grafik, jadual, rajah, jenaka, anekdot, jenaka, komik, perumpamaan, pepatah, silang kata, petikan Alat tambah abstrak artikel helah untuk buaian ingin tahu buku teks asas dan kamus tambahan istilah lain Menambah baik buku teks dan pelajaranmembetulkan kesilapan dalam buku teks mengemas kini serpihan dalam buku teks, elemen inovasi dalam pelajaran, menggantikan pengetahuan lapuk dengan yang baharu Hanya untuk guru pelajaran yang sempurna rancangan kalendar untuk tahun tersebut cadangan metodologi program perbincangan Pelajaran Bersepadu

Tekanan atmosfera ialah daya yang ditekan oleh udara di sekeliling kita di permukaan bumi. Orang pertama yang mengukurnya ialah seorang pelajar Galileo Galilei Evangelista Torricelli. Pada tahun 1643, bersama rakannya Vincenzo Viviani, beliau menjalankan eksperimen mudah.

Pengalaman Torricelli

Bagaimanakah dia dapat menentukan tekanan atmosfera? Mengambil tiub sepanjang meter yang dimeterai pada satu hujung, Torricelli menuang merkuri ke dalamnya, menutup lubang itu dengan jarinya dan, membalikkannya, menurunkannya ke dalam mangkuk yang juga diisi dengan merkuri. Pada masa yang sama, beberapa merkuri dicurahkan keluar dari tiub. Merkuri berhenti pada 760 mm. daripada paras permukaan merkuri dalam mangkuk.

Adalah menarik bahawa hasil eksperimen tidak bergantung pada diameter, kecenderungan atau bentuk tiub - merkuri sentiasa berhenti pada tahap yang sama. Walau bagaimanapun, jika cuaca tiba-tiba berubah (dan tekanan atmosfera turun atau meningkat), lajur merkuri jatuh atau naik beberapa milimeter.

Sejak itu, tekanan atmosfera telah diukur dalam milimeter. merkuri, dan tekanan ialah 760 mm. Hg Seni. dianggap sama dengan 1 atmosfera dan dipanggil tekanan normal. Beginilah cara barometer pertama dicipta - peranti untuk mengukur tekanan atmosfera.

Cara lain untuk mengukur tekanan atmosfera

Merkuri bukan satu-satunya cecair yang boleh digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera. Ramai saintis dalam masa yang berbeza Mereka membina barometer air, tetapi kerana air jauh lebih ringan daripada merkuri, tiub mereka meningkat kepada ketinggian sehingga 10 m Selain itu, air bertukar menjadi ais sudah pada 0 ° C, yang menimbulkan kesulitan tertentu.

Barometer merkuri moden menggunakan prinsip Torricelli, tetapi agak rumit. Sebagai contoh, barometer sifon ialah tiub kaca panjang yang dibengkokkan ke dalam sifon dan diisi dengan merkuri. Hujung panjang tiub dimeterai, hujung pendek terbuka. Berat kecil terapung di permukaan terbuka merkuri, diimbangi dengan timbangan pengimbang. Apabila tekanan atmosfera berubah, merkuri bergerak, menyeret apungan dengannya, yang seterusnya, menggerakkan pengimbang yang disambungkan kepada anak panah.

Barometer merkuri digunakan di makmal pegun dan di stesen meteorologi. Mereka sangat tepat, tetapi agak besar, jadi di rumah atau keadaan padang tekanan atmosfera diukur menggunakan barometer bebas cecair atau barometer aneroid.

Bagaimanakah barometer aneroid berfungsi?

Dalam barometer bebas cecair, turun naik dalam tekanan atmosfera dirasai oleh kotak logam bulat kecil dengan udara jarang di dalamnya. Kotak aneroid mempunyai dinding membran beralun nipis, yang ditarik ke belakang oleh spring kecil. Membran membengkok ke luar apabila tekanan atmosfera menurun dan menekan ke dalam apabila ia meningkat. Pergerakan ini menyebabkan sisihan anak panah yang bergerak sepanjang skala khas. Skala barometer aneroid diselaraskan dengan barometer merkuri, tetapi ia masih dianggap sebagai instrumen yang kurang tepat, kerana dari masa ke masa spring dan membran kehilangan keanjalannya.

Tekanan atmosfera adalah salah satu yang paling penting ciri iklim yang memberi kesan kepada manusia. Ia menyumbang kepada pembentukan siklon dan antisiklon, dan mencetuskan perkembangan penyakit kardiovaskular pada orang. Bukti bahawa udara mempunyai berat telah diperoleh pada abad ke-17 sejak itu, proses mengkaji getarannya telah menjadi salah satu yang penting untuk peramal cuaca.

Apa itu suasana

Perkataan "atmosfera" mempunyai asal Yunani, secara literal ia diterjemahkan sebagai "wap" dan "bola". Ini adalah cangkang gas di sekeliling planet, yang berputar dengannya dan membentuk satu badan kosmik. Ia meluas dari kerak bumi, menembusi hidrosfera dan berakhir di eksosfera, secara beransur-ansur mengalir ke ruang antara planet.

Atmosfera planet adalah elemen terpentingnya, memastikan kemungkinan kehidupan di Bumi. Ia mengandungi perlu bagi seseorang oksigen, penunjuk cuaca bergantung padanya. Sempadan atmosfera sangat sewenang-wenangnya. Secara umum diterima bahawa mereka bermula pada jarak kira-kira 1000 kilometer dari permukaan bumi dan kemudian, pada jarak 300 kilometer lagi, bergerak dengan lancar ke ruang antara planet. Mengikut teori yang diikuti oleh NASA, cengkerang gas ini berakhir pada ketinggian kira-kira 100 kilometer.

Ia timbul akibat letusan gunung berapi dan penyejatan bahan dalam badan kosmik yang jatuh ke planet ini. Hari ini ia terdiri daripada nitrogen, oksigen, argon dan gas lain.

Sejarah penemuan tekanan atmosfera

Sehingga abad ke-17, manusia tidak memikirkan sama ada udara mempunyai jisim. Tidak ada idea tentang tekanan atmosfera. Walau bagaimanapun, apabila Duke of Tuscany memutuskan untuk melengkapkan taman Florentine yang terkenal dengan air pancut, projeknya gagal dengan teruk. Ketinggian tiang air tidak melebihi 10 meter, yang bercanggah dengan semua idea tentang undang-undang alam pada masa itu. Di sinilah bermulanya kisah penemuan tekanan atmosfera.

Pelajar Galileo, ahli fizik dan matematik Itali Evangelista Torricelli, mula mengkaji fenomena ini. Menggunakan eksperimen pada unsur yang lebih berat, merkuri, beberapa tahun kemudian dia dapat membuktikan bahawa udara mempunyai berat. Dia mencipta vakum pertama di makmal dan membangunkan barometer pertama. Torricelli membayangkan tiub kaca yang diisi dengan merkuri, di mana, di bawah pengaruh tekanan, jumlah bahan sedemikian kekal yang akan menyamakan tekanan atmosfera. Untuk merkuri, ketinggian lajur ialah 760 mm. Untuk air - 10.3 meter, ini betul-betul ketinggian air pancut di taman Florence. Dialah yang menemui untuk manusia apa tekanan atmosfera dan bagaimana ia mempengaruhi kehidupan manusia. dalam tiub itu dinamakan "Torricelli void" sebagai penghormatan kepadanya.

Mengapa dan akibatnya tekanan atmosfera dicipta

Salah satu alat utama meteorologi ialah kajian pergerakan dan pergerakan jisim udara. Terima kasih kepada ini, anda boleh mendapatkan idea tentang apa yang menyebabkan tekanan atmosfera. Selepas terbukti bahawa udara mempunyai berat, ia menjadi jelas bahawa ia, seperti mana-mana badan lain di planet ini, tertakluk kepada daya graviti. Inilah yang menyebabkan munculnya tekanan apabila atmosfera berada di bawah pengaruh graviti. Tekanan atmosfera boleh berubah-ubah disebabkan oleh perbezaan jisim udara di kawasan yang berbeza.

Di mana terdapat lebih banyak udara, ia lebih tinggi. Dalam ruang jarang, penurunan tekanan atmosfera diperhatikan. Sebab perubahan itu terletak pada suhunya. Ia dipanaskan bukan oleh sinaran Matahari, tetapi oleh permukaan Bumi. Apabila dipanaskan, udara menjadi lebih ringan dan naik, manakala jisim udara sejuk tenggelam ke bawah, mewujudkan pemalar, pergerakan berterusan Setiap aliran ini mempunyai tekanan atmosfera yang berbeza, yang menimbulkan kemunculan angin di permukaan planet kita.

Pengaruh pada cuaca

Tekanan atmosfera adalah salah satu istilah utama dalam meteorologi. Cuaca di Bumi terbentuk kerana pengaruh siklon dan antisiklon, yang terbentuk di bawah pengaruh perubahan tekanan dalam sampul gas planet ini. Antisiklon dicirikan oleh kadar yang tinggi (sehingga 800 mm Hg dan ke atas) dan kelajuan rendah pergerakan, manakala siklon adalah kawasan dengan kadar yang lebih rendah dan kelajuan tinggi. Puting beliung, taufan, dan puting beliung juga terbentuk akibat perubahan mendadak dalam tekanan atmosfera - di dalam puting beliung ia turun dengan cepat, mencapai 560 mm Hg.

Pergerakan udara menyebabkan perubahan keadaan cuaca. Angin yang timbul antara kawasan dengan tahap tekanan yang berbeza menggantikan siklon dan antisiklon, akibatnya tekanan atmosfera tercipta, membentuk keadaan cuaca. Pergerakan ini jarang sistematik dan sangat sukar untuk diramalkan. Di kawasan di mana tekanan atmosfera tinggi dan rendah bertembung, keadaan iklim berubah.

Penunjuk standard

Purata dalam keadaan yang ideal tahap itu dianggap 760 mmHg. Tahap tekanan berubah dengan ketinggian: di tanah rendah atau kawasan yang terletak di bawah paras laut, tekanan akan lebih tinggi pada ketinggian di mana udaranya nipis, sebaliknya, penunjuknya berkurangan sebanyak 1 mm merkuri dengan setiap kilometer.

Tekanan atmosfera rendah

Ia berkurangan dengan peningkatan ketinggian kerana jarak dari permukaan bumi. Dalam kes pertama, proses ini dijelaskan oleh penurunan dalam pengaruh daya graviti.

Dipanaskan oleh Bumi, gas yang membentuk udara mengembang, jisimnya menjadi lebih ringan, dan ia naik ke tahap yang lebih tinggi Pergerakan berlaku sehingga jisim udara jiran kurang tumpat, kemudian udara merebak ke sisi dan tekanan menyamai.

Kawasan tropika dianggap sebagai kawasan tradisional dengan tekanan atmosfera yang lebih rendah. Di kawasan khatulistiwa sentiasa terdapat tekanan rendah. Walau bagaimanapun, zon dengan aras tinggi dan rendah diagihkan secara tidak sekata di atas Bumi: dalam latitud geografi yang sama mungkin terdapat kawasan dengan aras yang berbeza.

Peningkatan tekanan atmosfera

Kebanyakan tahap tinggi di Bumi ia diperhatikan di Kutub Selatan dan Utara. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa udara di atas permukaan sejuk menjadi sejuk dan padat, jisimnya meningkat, oleh itu, ia lebih kuat tertarik ke permukaan oleh graviti. Ia turun, dan ruang di atasnya dipenuhi dengan lebih panas jisim udara, akibatnya tekanan atmosfera dicipta pada tahap yang meningkat.

Kesan kepada manusia

Penunjuk normal ciri kawasan kediaman seseorang tidak sepatutnya memberi kesan kepada kesejahteraannya. Pada masa yang sama, tekanan atmosfera dan kehidupan di Bumi adalah berkait rapat. Perubahannya - peningkatan atau penurunan - boleh mencetuskan perkembangan penyakit kardiovaskular pada orang yang mempunyai tekanan darah tinggi. Seseorang mungkin mengalami sakit di kawasan jantung, serangan sakit kepala tanpa sebab, dan penurunan prestasi.

Bagi orang yang menghidap penyakit pernafasan, antisiklon yang membawa tekanan darah tinggi boleh menjadi berbahaya. Udara turun dan menjadi lebih padat, dan kepekatan bahan berbahaya meningkat.

Semasa turun naik dalam tekanan atmosfera, imuniti orang dan tahap leukosit dalam darah berkurangan, jadi tidak disyorkan untuk menegangkan badan secara fizikal atau intelektual pada hari-hari tersebut.

Suasana sekeliling glob, memberikan tekanan pada permukaan bumi dan semua objek yang terletak di atas tanah. Dalam suasana rehat, tekanan pada mana-mana titik adalah sama dengan berat lajur udara di atasnya, memanjang ke pinggir luar atmosfera dan mempunyai keratan rentas 1 cm 2.

Tekanan atmosfera diukur buat kali pertama oleh seorang saintis Itali Evangelista Torricelli pada tahun 1644. Peranti ini adalah tiub berbentuk U kira-kira 1 m panjang, dimeterai pada satu hujung dan diisi dengan merkuri. Oleh kerana tiada udara di bahagian atas tiub, tekanan merkuri dalam tiub dicipta hanya oleh berat lajur merkuri dalam tiub. Oleh itu, tekanan atmosfera adalah sama dengan tekanan lajur merkuri dalam tiub dan ketinggian lajur ini bergantung kepada tekanan atmosfera udara sekeliling: semakin tinggi tekanan atmosfera, semakin tinggi lajur merkuri dalam tiub dan, oleh itu, ketinggian lajur ini boleh digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera.

Tekanan atmosfera biasa (di aras laut) ialah 760 mmHg (mmHg) pada 0°C. Jika tekanan atmosfera, sebagai contoh, 780 mm Hg. Art., ini bermakna bahawa udara menghasilkan tekanan yang sama seperti yang dihasilkan oleh lajur menegak merkuri 780 mm tinggi.

Memerhati ketinggian lajur merkuri dalam tiub hari demi hari, Torricelli mendapati bahawa ketinggian ini berubah, dan perubahan dalam tekanan atmosfera entah bagaimana berkaitan dengan perubahan cuaca. Dengan melampirkan skala menegak di sebelah tiub, Torricelli memperoleh peranti mudah untuk mengukur tekanan atmosfera - barometer. Kemudian, tekanan diukur menggunakan barometer aneroid ("tanpa cecair"), yang tidak menggunakan merkuri, dan tekanan diukur menggunakan spring logam. Dalam amalan, sebelum mengambil bacaan, anda perlu mengetuk kaca instrumen dengan jari anda untuk mengatasi geseran dalam penghantaran tuil.

Berdasarkan tiub Torricelli barometer cawan stesen, yang merupakan instrumen utama untuk mengukur tekanan atmosfera di stesen meteorologi pada masa kini. Ia terdiri daripada tiub barometrik dengan diameter kira-kira 8 mm dan panjang kira-kira 80 cm, diturunkan dengan hujung bebasnya ke dalam cawan barometrik. Keseluruhan tiub barometrik dimasukkan ke dalam bingkai loyang, di bahagian atasnya dibuat bahagian menegak untuk memerhatikan meniskus lajur merkuri.

Pada tekanan atmosfera yang sama, ketinggian lajur merkuri bergantung pada suhu dan pecutan graviti, yang agak berbeza bergantung pada latitud dan ketinggian. Untuk mengecualikan pergantungan ketinggian lajur merkuri dalam barometer pada parameter ini, ketinggian yang diukur dikurangkan kepada suhu 0 ° C dan pecutan graviti pada paras laut pada latitud 45 ° dan, dengan memperkenalkan instrumental pembetulan, tekanan di stesen diperolehi.

mengikut sistem antarabangsa unit (sistem SI) unit asas untuk mengukur tekanan atmosfera ialah hektopascal (hPa), bagaimanapun, dalam perkhidmatan beberapa organisasi ia dibenarkan menggunakan unit lama: milibar (mb) dan milimeter merkuri (mm Hg) .

1 mb = 1 hPa; 1 mmHg = 1.333224 hPa

Taburan spatial tekanan atmosfera dipanggil medan tekanan. Medan tekanan boleh diwakili secara visual menggunakan permukaan di semua titik yang tekanannya adalah sama. Permukaan sedemikian dipanggil isobaric. Untuk mendapatkan gambaran yang jelas tentang pengagihan tekanan pada permukaan bumi bina peta isobar di aras laut. Untuk melakukan ini pada peta geografi menunjukkan tekanan atmosfera yang diukur di stesen meteorologi dan dinormalkan ke paras laut. Kemudian titik dengan tekanan yang sama disambungkan dengan garis melengkung licin. Kawasan isobar tertutup dengan tekanan darah tinggi di tengah dipanggil maxima tekanan atau antisiklon, dan kawasan isobar tertutup dengan tekanan darah rendah di tengah dipanggil rendah barik atau siklon.

Tekanan atmosfera pada setiap titik di permukaan bumi tidak kekal malar. Kadangkala tekanan berubah dengan cepat dari semasa ke semasa, tetapi kadangkala ia kekal hampir tidak berubah untuk masa yang agak lama. Dalam variasi tekanan harian, dua maksima dan dua minima dikesan. Maksimum diperhatikan sekitar 10 dan 22 jam waktu tempatan, minimum sekitar 4 dan 16 jam. Kursus tahunan tekanan sangat bergantung kepada keadaan fizikal dan geografi. Pergerakan ini lebih ketara di benua berbanding lautan.