Atmosférický tlak. Měření atmosférického tlaku. Torricelliho zkušenost - Knowledge Hypermarket Zvýšený atmosférický tlak

Tento tlak se nazývá atmosférický tlak. Jak velké to je?

Odeslali čtenáři z internetových stránek

fyzikální knihovna, hodiny fyziky, program fyziky, poznámky k hodinám fyziky, učebnice fyziky, hotové domácí úkoly

Odpovíme na následující otázky.

1. Jak se nazývá atmosférický tlak?

Vzduch má váhu a tlačí na zemský povrch a předměty na něm. Síla, kterou vzduch tlačí na zemský povrch, se nazývá atmosférický tlak. Sloupec vzduchu od povrchu Země k horní hranici atmosféry tlačí na povrch Země silou přibližně 1,033 kg/cm2. V technologii se tato hodnota bere jako jednotka tlaku a nazývá se 1 atmosféra.

2. Kdo a jak poprvé změřil atmosférický tlak?

Atmosférický tlak poprvé změřil italský vědec Evangelista Torricelli v roce 1644. Zařízení je trubice ve tvaru U asi 1 m dlouhá, na jednom konci utěsněná a naplněná rtutí. Protože v horní části trubice není vzduch, tlak rtuti v trubici je vytvářen pouze hmotností rtuťového sloupce v trubici. Atmosférický tlak se tedy rovná tlaku rtuťového sloupce v trubici a výška tohoto sloupce závisí na atmosférickém tlaku okolního vzduchu: čím vyšší je atmosférický tlak, tím vyšší je sloupec rtuti v trubici, a proto výšku tohoto sloupce lze použít k měření atmosférického tlaku.

3. Jaké přístroje se používají k měření atmosférického tlaku?

K měření atmosférického tlaku se používá rtuťový barometr, aneroidní barometr a barograf (z řeckého grafo - píšu).

Pokud na trubici připevníme váhu, podobnou té, kterou použil Torricelli ve svém experimentu, dostaneme nejjednodušší zařízení pro měření atmosférického tlaku – rtuťový barometr.

Hlavní částí aneroidního barometru jsou kulaté vlnité kovové krabice, které jsou vzájemně propojeny; uvnitř boxů vzniká vakuum (tlak v nich je menší než atmosférický tlak), při zvýšení atmosférického tlaku se boxy stlačují a tahají pružinu k nim připojenou; pohyb konce pružiny je přenášen přes speciální zařízení na šipku, která se pohybuje po stupnici (stupnice má dílky a hodnotu atmosférického tlaku). Při zvýšení atmosférického tlaku se skříň smršťuje a při poklesu atmosférického tlaku se roztahuje, tyto vibrace ovlivňují pružinu, která je připojena k šipce. Šipka ukazuje hodnotu tlaku na stupnici číselníku.

Aneroidní barometr je jedním z hlavních nástrojů používaných meteorology k předpovědi počasí na nadcházející dny, protože změny počasí jsou spojeny se změnami atmosférického tlaku.

Barograf se používá k automatickému a průběžnému zaznamenávání změn atmosférického tlaku. Kromě kovových vlnitých krabic má toto zařízení mechanismus pro pohyb papírové pásky, na které je vytištěna mřížka hodnot tlaku a dnů v týdnu. Pomocí takových pásek můžete určit, jak se změnil atmosférický tlak během kteréhokoli týdne. Atmosférický tlak se měří v milimetrech rtuti (mmHg).

4. Proč je atmosférický tlak na různých místech různý?

Na povrch Země atmosférický tlak se mění místo od místa a v průběhu času. Zvláště důležité jsou neperiodické změny atmosférického tlaku, které určují počasí, spojené se vznikem, rozvojem a ničením pomalu se pohybujících oblastí vysoký tlak(anticyklony) a poměrně rychle se pohybující obrovské víry (cyklóny), ve kterých převládá nízký tlak. Čím je vzduch chladnější, tím je jeho hustota vyšší. Hustota vzduchu nad ním závisí na zahřívání podkladového povrchu. Pokud je vzduch hustý, pak je jeho hmotnost větší, a proto tlačí silněji na povrch.

5. Jak se mění atmosférický tlak s výškou?

Atmosférický tlak klesá s nadmořskou výškou. To je způsobeno dvěma důvody. Za prvé, čím výše jsme, tím nižší je výška vzduchového sloupce nad námi, a tudíž na nás tlačí menší váha. Za druhé, s výškou hustota vzduchu klesá, stává se vzácnějším, to znamená, že je v něm méně molekul plynu, proto má menší hmotnost a hmotnost.

Pokud si představíme sloupec vzduchu z povrchu Země do horní vrstvy atmosféry, pak se hmotnost takového vzduchového sloupce bude rovnat hmotnosti sloupce rtuti vysokého 760 mm. Tento tlak se nazývá normální atmosférický tlak. Toto je tlak vzduchu na rovnoběžce 45° při teplotě 0°C na hladině moře. Pokud je výška sloupu větší než 760 mm, pak se tlak zvýší, méně - sníží. Atmosférický tlak se měří v milimetrech rtuti (mmHg).

6. Jak mapy zobrazují rozložení teploty vzduchu a atmosférického tlaku v blízkosti zemského povrchu?

K analýze počasí odborníci používají mapy, na kterých jsou zakresleny hodnoty meteorologických veličin. Při zpracování meteorologických map spojují meteorologové body se stejnými hodnotami teploty vzduchu a atmosférického tlaku čarami zvanými izotermy (čáry stejné teploty) a izobary (čáry stejného tlaku). Tato metoda umožňuje zjistit polohu oblastí vysokých a nízký tlak, oblasti s vysokými a nízkými teplotami.

1. Co je to atmosférický tlak. Jak se v dávné minulosti měřil atmosférický tlak.

Atmosférický tlak je síla, kterou sloupec atmosférického vzduchu tlačí na zemský povrch.

Na Obr. 1 Pomocí šipek znázorněte směr a průměrný tlak sloupce rtuti v trubici a sloupce atmosférického vzduchu na povrchu rtuti v nádobce. (Plocha průřezu trubice se rtutí je 1 cm2.)

Na Obr. 2 napište výšku sloupce rtuti v trubici, pokud je známo, že atmosférický tlak je 760 mm Hg. Umění.

Doplňte chybějící slova k popisu změn atmosférického tlaku nad mořem a nad pevninou během dne.

V ranních hodinách se povrch pevniny a moře prakticky neohřívá sluneční paprsky.

Během noci se teploty připovrchových a povrchových vrstev vzduchu téměř ochladily, takže nejsou patrné rozdíly mezi atmosférickým tlakem nad pevninou (Рс) a nad mořem (Рм).

Během dne je povrch pevniny intenzivně zahříván slunečními paprsky a zemský povrch předává teplo přízemní vrstvě vzduchu, která se zmenšuje.

Atmosférický tlak je tedy nad pevninou vyšší. Povrch vody je během dne také ohříván slunečními paprsky, ale teplo se přenáší do hlubších vrstev a „hromadí“ se ve vodním sloupci. V důsledku toho je povrchová vrstva vzduchu méně hustá než povrchová vrstva, ohřívá se později. Nad mořem se tvoří relativně nízký atmosférický tlak.

Večer, stejně jako ráno, jsou teplota vzduchu a atmosférický tlak nad pevninou a nad mořem téměř stejné.

V noci není zemský povrch (pevnina a moře) ohříván slunečními paprsky.

Povrch pevniny se ochlazuje než povrch moře, odevzdává své teplo povrchové vrstvě vzduchu, jeho teplota klesá rychleji než teplota povrchové vrstvy vzduchu. V důsledku toho je vzduch nad pevninou méně hustý než nad mořem a nad pevninou méně hustý než nad mořem.

2. Atmosférický tlak se mění s výškou

Za stejných podmínek ohřevu vzduchu atmosférický tlak klesá s nadmořskou výškou.

Pomocí textu učebnice určete hodnoty atmosférického tlaku ve dvou obydlené oblasti Země.

Tibetský buddhistický klášter Rongbuk (založený v roce 1902) je nejvýše položeným místem na Zemi, kde trvale žijí lidé. Legendární klášter se nachází na severní straně Himálaje, na úpatí Everestu v nadmořské výšce 5029 m. Přes Rongbuk procházejí horolezci do základního tábora, odkud začíná dobývání nejvyššího vrcholu světa Mount Everest . Mniši přicházejí do tábora, aby se modlili za statečné duše a vykonávali rituály.

Pokud je na úrovni Světového oceánu atmosférický tlak 760 mm Hg, pak na úrovni kláštera Rongbuk je to 292 mm Hg.

V Bolívii ( Jižní Amerika) v nadmořské výšce 3660 m v Andách se nachází milionové město La Paz, které je nazýváno nejvýše položeným hlavním městem světa. Oficiálním hlavním městem Bolívie je městečko Sucre, kde sídlí pouze nejvyšší soud země. Skutečným hlavním, politickým, ekonomickým a kulturním centrem země je město La Paz. Zde jsou výkonné a zákonodárné pravomoci Bolívie, budova parlamentu, sídlo prezidenta a ministerstev. Město bylo založeno v roce 1548 španělským conquistadorem Alonsem Mendozou a bylo pojmenováno na počest usmíření španělských dobyvatelů, kteří byli dlouhou dobu ve válce.

Pokud je na úrovni světového oceánu atmosférický tlak 760 mm Hg. Art., pak na úrovni města La Paz 418 mm Hg. Umění.

Doplňte chybějící slova v definici.

Čáry spojující body se stejnými hodnotami teploty vzduchu se nazývají izotermy.

Čáry spojující body se stejnými hodnotami atmosférického tlaku se nazývají izobary.

Škola geografa-Pathfinder

Určete velikost atmosférického tlaku v učebně zeměpisu, v prvním a posledním patře budovy školy. (jednotlivě)

Atmosférický tlak je jedním z nejdůležitějších klimatické vlastnosti které mají dopad na člověka. Přispívá ke vzniku cyklónů a anticyklón a vyvolává rozvoj kardiovaskulárních onemocnění u lidí. Důkazy, že vzduch má váhu, byly získány již v 17. století, od té doby je proces studia jeho vibrací jedním z ústředních pro předpovědi počasí.

Co je atmosféra

Slovo „atmosféra“ je řeckého původu, doslovně se překládá jako „pára“ a „koule“. Jedná se o plynový obal kolem planety, který s ní rotuje a tvoří jediné kosmické těleso. Vybíhá ze zemské kůry, proniká hydrosférou a končí exosférou, postupně proudí do meziplanetárního prostoru.

Atmosféra planety je jejím nejdůležitějším prvkem zajišťujícím možnost života na Zemi. Obsahuje kyslík nezbytný pro člověka a závisí na něm ukazatele počasí. Hranice atmosféry jsou velmi libovolné. Obecně se uznává, že začínají ve vzdálenosti asi 1000 kilometrů od zemského povrchu a poté ve vzdálenosti dalších 300 kilometrů plynule přecházejí do meziplanetárního prostoru. Podle teorií, kterými se řídí NASA, tento plynový obal končí ve výšce asi 100 kilometrů.

Vznikl v důsledku sopečných erupcí a odpařování látek v kosmických tělesech dopadajících na planetu. Dnes se skládá z dusíku, kyslíku, argonu a dalších plynů.

Historie objevu atmosférického tlaku

Až do 17. století lidstvo nepřemýšlelo o tom, zda má vzduch hmotnost. Nebylo tušení, co je to atmosférický tlak. Když se však vévoda z Toskánska rozhodl vybavit slavné florentské zahrady fontánami, jeho projekt selhal. Výška vodního sloupce nepřesahovala 10 metrů, což odporovalo všem tehdejším představám o přírodních zákonech. Zde začíná příběh objevu atmosférického tlaku.

Galileův student, italský fyzik a matematik Evangelista Torricelli, začal tento fenomén studovat. Pomocí experimentů na těžším prvku, rtuti, se mu o několik let později podařilo prokázat, že vzduch má váhu. Vytvořil první vakuum v laboratoři a vyvinul první barometr. Torricelli si představil skleněnou trubici naplněnou rtutí, ve které vlivem tlaku zůstalo takové množství látky, které by vyrovnalo tlak atmosféry. Pro rtuť byla výška sloupce 760 mm. Pro vodu – 10,3 metru, to je přesně výška, do které se fontány zvedly v zahradách Florencie. Byl to on, kdo pro lidstvo objevil, co je to atmosférický tlak a jak ovlivňuje lidský život. v trubce byl na jeho počest pojmenován „Torricelli void“.

Proč a v důsledku čehož vzniká atmosférický tlak

Jedním z klíčových nástrojů meteorologie je studium pohybu a pohybu vzdušných mas. Díky tomu můžete získat představu o tom, co způsobuje atmosférický tlak. Poté, co bylo prokázáno, že vzduch má váhu, vyšlo najevo, že jako každé jiné těleso na planetě podléhá gravitační síle. To způsobuje vznik tlaku, když je atmosféra pod vlivem gravitace. Atmosférický tlak může kolísat kvůli rozdílům v hmotnosti vzduchu v různých oblastech.

Kde je více vzduchu, je vyšší. Ve vzácném prostoru je pozorován pokles atmosférického tlaku. Důvodem změny je jeho teplota. Ohřívá se nikoli paprsky Slunce, ale povrchem Země. Jak se vzduch ohřívá, stává se lehčím a stoupá, zatímco ochlazené vzduchové hmoty klesají dolů a vytvářejí neustálý nepřetržitý pohyb. Každý z těchto proudů má jiný atmosférický tlak, což vyvolává výskyt větrů na povrchu naší planety.

Vliv na počasí

Atmosférický tlak je jedním z klíčových pojmů meteorologie. Počasí na Zemi vzniká vlivem cyklón a anticyklon, které vznikají pod vlivem tlakových změn v plynném obalu planety. Anticyklóny se vyznačují vysokou rychlostí (až 800 mm Hg a více) a nízkou rychlostí, zatímco cyklóny jsou oblasti s nižšími rychlostmi a vysoká rychlost. Tornáda, hurikány a tornáda se také tvoří v důsledku náhlých změn atmosférického tlaku - uvnitř tornáda rychle klesá a dosahuje 560 mm Hg.

Pohyb vzduchu způsobuje změny povětrnostních podmínek. Větry vznikající mezi oblastmi s různou tlakovou výší vytlačují cyklóny a anticyklóny, v důsledku čehož vzniká atmosférický tlak, který tvoří určité povětrnostní podmínky. Tyto pohyby jsou zřídka systematické a je velmi obtížné je předvídat. V oblastech, kde se střetává vysoký a nízký atmosférický tlak, se klimatické podmínky mění.

Standardní ukazatele

Průměr v ideální podmínky hladina se považuje za 760 mmHg. Úroveň tlaku se mění s nadmořskou výškou: v nížinách nebo oblastech nacházejících se pod hladinou moře bude tlak vyšší, ve výškách, kde je vzduch řídký, se naopak jeho ukazatele s každým kilometrem snižují o 1 mm rtuti.

Nízký atmosférický tlak

S rostoucí výškou klesá v důsledku vzdálenosti od zemského povrchu. V prvním případě se tento proces vysvětluje snížením vlivu gravitačních sil.

Zemí zahřáté plyny, které tvoří vzduch, expandují, jejich hmota se stává lehčí a stoupají do vyšších úrovní.K pohybu dochází, dokud sousední vzduchové hmoty nejsou méně husté, pak se vzduch šíří do stran a tlak se vyrovnává.

Tropy jsou považovány za tradiční oblasti s nižším atmosférickým tlakem. V rovníkových oblastech je vždy nízký tlak. Zóny s vysokou a nízkou úrovní jsou však na Zemi rozmístěny nerovnoměrně: ve stejné zeměpisné šířce mohou být oblasti s různými úrovněmi.

Zvýšený atmosférický tlak

Nejvyšší hladiny na Zemi jsou pozorovány na jižním a severním pólu. To je vysvětleno skutečností, že vzduch nad studeným povrchem se stává studeným a hustým, jeho hmotnost se zvyšuje, proto je k povrchu silněji přitahován gravitací. Klesá a prostor nad ní se zaplňuje teplem vzduchové hmoty, v důsledku čehož se vytváří atmosférický tlak na zvýšené úrovni.

Dopad na člověka

Normální ukazatele charakteristické pro oblast bydliště člověka by neměly mít žádný dopad na jeho pohodu. Atmosférický tlak a život na Zemi jsou přitom nerozlučně spjaty. Jeho změna - zvýšení nebo snížení - může vyvolat rozvoj kardiovaskulárních onemocnění u lidí se zvýšeným krevní tlak. Člověk může pociťovat bolest v oblasti srdce, záchvaty bezdůvodných bolestí hlavy a sníženou výkonnost.

Pro lidi trpící respiračními chorobami se mohou stát nebezpečné anticyklóny, které přinášejí vysoký krevní tlak. Vzduch klesá a zhušťuje se a zvyšuje se koncentrace škodlivých látek.

Při výkyvech atmosférického tlaku se snižuje imunita lidí a hladina leukocytů v krvi, proto se v takové dny nedoporučuje zatěžovat tělo fyzicky ani intelektuálně.

Atmosféra kolem Země, vyvíjí tlak na povrch země a na všechny objekty umístěné nad zemí. V klidové atmosféře se tlak v kterémkoli bodě rovná hmotnosti nad ním ležícího sloupce vzduchu, který sahá k vnějšímu okraji atmosféry a má průřez 1 cm2.

Atmosférický tlak byl poprvé změřen italským vědcem Evangelista Torricelli v roce 1644. Zařízení je trubice ve tvaru U asi 1 m dlouhá, na jednom konci utěsněná a naplněná rtutí. Protože v horní části trubice není vzduch, tlak rtuti v trubici je vytvářen pouze hmotností rtuťového sloupce v trubici. Atmosférický tlak se tedy rovná tlaku rtuťového sloupce v trubici a výška tohoto sloupce závisí na atmosférickém tlaku okolního vzduchu: čím vyšší je atmosférický tlak, tím vyšší je sloupec rtuti v trubici, a proto výšku tohoto sloupce lze použít k měření atmosférického tlaku.

Normální atmosférický tlak (na úrovni moře) je 760 mmHg (mmHg) při 0 °C. Pokud je atmosférický tlak například 780 mm Hg. Art., to znamená, že vzduch vytváří stejný tlak jako ten, který vytváří vertikální sloupec rtuti vysoký 780 mm.

Torricelli pozoroval den za dnem výšku sloupce rtuti v trubici a zjistil, že tato výška se mění a změny atmosférického tlaku nějak souvisejí se změnami počasí. Přiložením vertikální stupnice vedle trubice získal Torricelli jednoduchý přístroj na měření atmosférického tlaku – barometr. Později byl tlak měřen pomocí aneroidního ("bezkapalného") barometru, který nepoužívá rtuť, a tlak se měří pomocí kovové pružiny. V praxi je třeba před měřením lehce poklepat prstem na sklo přístroje, abyste překonali tření v pákové převodovce.

Na základě Torricelliho trubice staniční pohárový barometr, který je v dnešní době hlavním přístrojem pro měření atmosférického tlaku na meteorologických stanicích. Skládá se z barometrické trubice o průměru asi 8 mm a délce asi 80 cm, spuštěné volným koncem do barometrické misky. Celá barometrická trubice je uzavřena v mosazném rámu, v jehož horní části je proveden svislý řez pro pozorování menisku rtuťového sloupce.

Při stejném atmosférickém tlaku závisí výška rtuťového sloupce na teplotě a gravitačním zrychlení, které se poněkud mění v závislosti na zeměpisné šířce a nadmořské výšce. Aby se vyloučila závislost výšky rtuťového sloupce v barometru na těchto parametrech, je naměřená výška snížena na teplotu 0 °C a gravitační zrychlení na hladině moře v zeměpisné šířce 45 ° a zavedením přístrojového korekci, získá se tlak na stanici.

V souladu s mezinárodní systém jednotek (systém SI) základní jednotkou pro měření atmosférického tlaku je hektopascal (hPa), ve službách řady organizací je však povoleno používat staré jednotky: milibar (mb) a milimetr rtuti (mm Hg) .

1 mb = 1 hPa; 1 mmHg = 1,333224 hPa

Prostorové rozložení atmosférického tlaku se nazývá tlakové pole. Tlakové pole lze vizuálně znázornit pomocí ploch ve všech bodech, jejichž tlak je stejný. Takové povrchy se nazývají izobarické. Pro získání vizuálního znázornění rozložení tlaku na zemském povrchu jsou na hladině moře konstruovány izobarové mapy. Chcete-li to provést na zeměpisná mapa ukazují atmosférický tlak měřený na meteorologických stanicích a normalizovaný na hladinu moře. Potom jsou body se stejným tlakem spojeny hladkými zakřivenými čarami. Oblasti uzavřených izobar se zvýšeným tlakem ve středu se nazývají tlaková maxima nebo anticyklóny a oblasti uzavřených izobar s nízký krevní tlak ve středu se nazývají barické minima nebo cyklóny.

Atmosférický tlak v každém bodě zemského povrchu nezůstává konstantní. Někdy se tlak v průběhu času mění velmi rychle, někdy zůstává téměř nezměněn po poměrně dlouhou dobu. V denní kurz tlak jsou dvě maxima a dvě minima. Maxima jsou pozorována kolem 10 a 22 hodin místního času, minima kolem 4 a 16 hodin. Roční kolísání tlaku silně závisí na fyzických a geografických podmínkách. Tento pohyb je patrnější nad kontinenty než nad oceány.