Từ chính khái niệm "áp suất khí quyển", không khí phải có trọng lượng, nếu không nó không thể tạo áp lực lên bất cứ thứ gì. Nhưng chúng ta không nhận thấy điều này, đối với chúng ta dường như không khí là không trọng lượng. Trước khi nói về áp suất khí quyển, bạn cần chứng minh rằng không khí có trọng lượng, bạn cần phải cân bằng cách nào đó. Làm thế nào để làm nó? Chúng ta sẽ xem xét chi tiết trọng lượng không khí và áp suất khí quyển trong bài báo, nghiên cứu chúng với sự trợ giúp của các thí nghiệm.
Trải nghiệm
Chúng tôi sẽ cân không khí trong bình thủy tinh. Nó đi vào thùng chứa thông qua một ống cao su ở cổ. Van đóng ống để không có không khí đi vào nó. Chúng tôi loại bỏ không khí khỏi tàu bằng cách sử dụng một máy bơm chân không. Điều thú vị là khi quá trình bơm tiến triển, âm thanh của máy bơm sẽ thay đổi. Không khí còn lại trong bình càng ít, máy bơm chạy càng êm. Chúng ta bơm không khí ra ngoài càng lâu thì áp suất trong bình càng giảm.
Khi tất cả không khí được loại bỏ,đóng vòi, véo vòi làm tắc nguồn cấp khí. Cân bình không có không khí, sau đó mở vòi. Không khí sẽ đi vào với một tiếng còi đặc trưng và trọng lượng của nó sẽ được cộng vào trọng lượng của bình.
Đầu tiên đặt một bình rỗng có vòi đóng vào cân. Có chân không bên trong thùng hàng, chúng ta hãy cân nó. Mở vòi ra, không khí sẽ đi vào bên trong và cân lại các chất trong bình. Hiệu số giữa trọng lượng của bình đầy và bình rỗng sẽ là khối lượng của không khí. Thật đơn giản.
Trọng lượng không khí và áp suất khí quyển
Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang giải quyết vấn đề tiếp theo. Để tính khối lượng riêng của không khí, bạn cần chia khối lượng của nó cho thể tích. Người ta biết được thể tích của bình vì nó được đánh dấu trên thành bình. ρ=mkhông khí/ V. Tôi phải nói rằng để có được cái gọi là chân không cao, tức là hoàn toàn không có không khí trong bình, bạn cần rất nhiều thời gian. Nếu bình 1,2L thì khoảng nửa giờ.
Chúng tôi phát hiện ra rằng không khí có khối lượng. Trái đất kéo nó, và do đó lực hấp dẫn tác động lên nó. Không khí đẩy xuống mặt đất một lực bằng trọng lượng của không khí. Do đó, tồn tại áp suất khí quyển. Nó thể hiện chính nó trong các thí nghiệm khác nhau. Hãy làm một trong những điều này.
Thử nghiệm ống tiêm
Lấy một ống tiêm rỗng có gắn một ống mềm. Hạ pít-tông của ống tiêm và nhúng ống vào một thùng chứa nước. Kéo pít-tông lên, và nước sẽ bắt đầu dâng qua ống, làm đầy ống tiêm. Tại sao nước, bị trọng lực kéo xuống, vẫn dâng lên phía sau pít-tông?
Trong tàu, nó bị ảnh hưởng từ trên xuống dướiÁp suất khí quyển. Hãy ký hiệu nó là Patm. Theo định luật Pascal, áp suất do khí quyển tác dụng lên bề mặt chất lỏng được truyền không đổi. Nó lan truyền đến tất cả các điểm, có nghĩa là cũng có áp suất khí quyển bên trong ống và có một chân không (không gian không có không khí) trong ống tiêm phía trên lớp nước, tức là P \u003d 0. Vì vậy, nó chỉ ra rằng áp suất khí quyển ép lên nước từ bên dưới, nhưng không có áp suất phía trên piston, bởi vì ở đó có sự trống rỗng. Do sự chênh lệch áp suất, nước đi vào ống tiêm.
Thử nghiệm với thủy ngân
Trọng lượng không khí và áp suất khí quyển - chúng lớn như thế nào? Có lẽ nó là một cái gì đó có thể được bỏ qua? Rốt cuộc, một mét khối sắt có khối lượng 7600 kg, và một mét khối không khí - chỉ 1,3 kg. Để hiểu rõ, hãy sửa đổi thử nghiệm mà chúng tôi vừa tiến hành. Thay vì ống tiêm, hãy lấy một cái chai được đậy bằng nút chai có ống. Kết nối ống với máy bơm và bắt đầu bơm không khí.
Không giống như trải nghiệm trước, chúng tôi tạo ra một chân không dưới piston, mà trong toàn bộ thể tích của chai. Tắt máy bơm và đồng thời hạ ống chai vào một thùng chứa nước. Chúng ta sẽ xem cách nước chảy đầy chai qua ống chỉ trong vài giây với âm thanh đặc trưng. Tốc độ cao mà cô ấy "nổ" vào bình cho thấy rằng áp suất khí quyển là một giá trị khá lớn. Kinh nghiệm chứng minh điều đó.
Lần đầu tiên đo được áp suất khí quyển, trọng lượng của không khí nhà khoa học người Ý Torricelli. Anh ấy đã có một kinh nghiệm như vậy. Tôi lấy một ống thủy tinh dài hơn 1 m một chút, bịt kín một đầu. Đổ đầy nó bằng thủy ngân đến vành. SauSau đó, ông lấy một bình chứa thủy ngân, dùng ngón tay kẹp chặt đầu hở của nó, lật ngược ống và nhúng nó vào một bình chứa. Nếu không có áp suất khí quyển, thì tất cả thủy ngân sẽ đổ ra ngoài, nhưng điều này đã không xảy ra. Nó đổ ra một phần, mức thủy ngân lắng ở độ cao 760 mm.
Điều đó xảy ra do không khí đè lên thủy ngân trong bình chứa. Chính vì lý do này mà trong các thí nghiệm trước đây của chúng tôi, nước được dẫn vào ống, đó là lý do tại sao nước đi theo ống tiêm. Nhưng trong hai thí nghiệm này, chúng tôi lấy nước, mật độ của nó thấp. Thủy ngân có tỷ trọng cao, vì vậy áp suất khí quyển có thể nâng thủy ngân lên, nhưng không lên đến đỉnh, mà chỉ là 760 mm.
Theo định luật Pascal, áp suất tác dụng lên thủy ngân truyền tới mọi điểm của nó không đổi. Điều này có nghĩa là bên trong ống cũng có áp suất khí quyển. Nhưng mặt khác, áp suất này được cân bằng bởi áp suất của cột chất lỏng. Hãy ký hiệu chiều cao của cột thủy ngân là h. Chúng ta có thể nói rằng áp suất khí quyển tác động từ dưới lên trên, và áp suất thủy tĩnh tác động từ trên xuống dưới. 240 mm còn lại để trống. Nhân tiện, chân không này còn được gọi là khoảng trống Torricelli.
Công thức và phép tính
Áp suất khí quyển Patmbằng áp suất thủy tĩnh và được tính bằng công thức ρpt gh. ρrt=13600 kg / m3. g=9,8 N / kg. h=0,76 m. P atm=101,3 kPa. Đây là một số tiền khá lớn. Một tờ giấy nằm trên bàn tạo ra áp suất 1 Pa và áp suất khí quyển là 100.000 pascal. Nó chỉ ra rằng bạn cần phải đặt100.000 tờ giấy chồng lên nhau để tạo ra áp suất như vậy. Tò mò quá phải không? Áp suất khí quyển và trọng lượng không khí rất cao, vì vậy nước đã bị đẩy vào chai với lực như vậy trong quá trình thí nghiệm.
