Do próprio conceito de "pressão atmosférica" segue-se que o ar deve ter peso, caso contrário não poderia exercer pressão sobre nada. Mas não percebemos isso, parece-nos que o ar não tem peso. Antes de falar sobre pressão atmosférica, você precisa provar que o ar tem peso, você precisa pesá-lo de alguma forma. Como fazer isso? Consideraremos o peso do ar e a pressão atmosférica em detalhes no artigo, estudando-os com a ajuda de experimentos.
Experiência
Pesaremos o ar em um recipiente de vidro. Entra no recipiente através de um tubo de borracha no gargalo. A válvula fecha a mangueira para que nenhum ar entre nela. Nós removemos o ar do vaso usando uma bomba de vácuo. Curiosamente, à medida que o bombeamento progride, o som da bomba muda. Quanto menos ar permanecer no frasco, mais silenciosa será a operação da bomba. Quanto mais tempo bombearmos o ar, menor será a pressão no vaso.
Quando todo o ar é removido,feche a torneira, aperte a mangueira para bloquear o suprimento de ar. Pese o frasco sem ar e abra a torneira. O ar entrará com um apito característico, e seu peso será somado ao peso do frasco.
Primeiro coloque um recipiente vazio com uma torneira fechada na balança. Há um vácuo dentro do recipiente, vamos pesá-lo. Vamos abrir a torneira, o ar vai entrar e pesar novamente o conteúdo do frasco. A diferença entre o peso do frasco cheio e vazio será a massa de ar. É simples.
Peso do ar e pressão atmosférica
Agora vamos resolver o próximo problema. Para calcular a densidade do ar, você precisa dividir sua massa por volume. O volume do frasco é conhecido porque está marcado na lateral do frasco. ρ=mar /V. Devo dizer que para obter o chamado alto vácuo, ou seja, a completa ausência de ar no vaso, você precisa de muito tempo. Se o frasco tiver 1,2L, é cerca de meia hora.
Descobrimos que o ar tem massa. A terra o puxa e, portanto, a força da gravidade atua sobre ele. O ar empurra o solo para baixo com uma força igual ao peso do ar. A pressão atmosférica, portanto, existe. Ela se manifesta em vários experimentos. Vamos fazer um desses.
Experiência com seringa
Pegue uma seringa vazia na qual um tubo flexível está conectado. Abaixe o êmbolo da seringa e mergulhe a mangueira em um recipiente com água. Puxe o êmbolo para cima e a água começará a subir pelo tubo, enchendo a seringa. Por que a água, que é puxada para baixo pela gravidade, ainda sobe atrás do pistão?
Na embarcação, é afetado de cima para baixoPressão atmosférica. Vamos denotar Patm. De acordo com a lei de Pascal, a pressão exercida pela atmosfera na superfície de um líquido é transmitida in alterada. Ele se espalha para todos os pontos, o que significa que também há pressão atmosférica dentro do tubo e há um vácuo (espaço sem ar) na seringa acima da camada de água, ou seja, P \u003d 0. Então acontece que a pressão atmosférica pressiona a água por baixo, mas não há pressão acima do pistão, porque há vazio lá. Devido à diferença de pressão, a água entra na seringa.
Experiência com mercúrio
Peso do ar e pressão barométrica - qual o tamanho deles? Talvez seja algo que pode ser negligenciado? Afinal, um metro cúbico de ferro tem uma massa de 7600 kg e um metro cúbico de ar - apenas 1,3 kg. Para entender, vamos modificar o experimento que acabamos de realizar. Em vez de uma seringa, pegue uma garrafa fechada com uma rolha com um tubo. Conecte o tubo à bomba e comece a bombear ar.
Ao contrário da experiência anterior, criamos um vácuo não sob o pistão, mas em todo o volume da garrafa. Desligue a bomba e, ao mesmo tempo, abaixe o tubo da garrafa em um recipiente com água. Veremos como a água encheu a garrafa através do tubo em apenas alguns segundos com um som característico. A alta velocidade com que ela "estourou" na garrafa indica que a pressão atmosférica é um valor bastante grande. A experiência prova isso.
Pela primeira vez mediu a pressão atmosférica, o peso do ar do cientista italiano Torricelli. Ele teve essa experiência. Peguei um tubo de vidro com pouco mais de 1 m de comprimento, lacrado em uma das extremidades. Encheu-o com mercúrio até a borda. DepoisEntão ele pegou um recipiente com mercúrio, apertou sua extremidade aberta com o dedo, virou o tubo e o mergulhou em um recipiente. Se não houvesse pressão atmosférica, todo o mercúrio teria vazado, mas isso não aconteceu. Ele derramou parcialmente, o nível de mercúrio se estabeleceu a uma altura de 760 mm.
Isso aconteceu porque a atmosfera pressionou o mercúrio no recipiente. É por esta razão que em nossos experimentos anteriores, a água foi conduzida para dentro do tubo, razão pela qual a água seguiu a seringa. Mas nesses dois experimentos, pegamos água, cuja densidade é baixa. O mercúrio tem uma alta densidade, então a pressão atmosférica foi capaz de elevar o mercúrio, mas não até o topo, mas apenas em 760 mm.
De acordo com a lei de Pascal, a pressão exercida sobre o mercúrio é transmitida a todos os seus pontos in alterada. Isso significa que também há pressão atmosférica dentro do tubo. Mas, por outro lado, essa pressão é equilibrada pela pressão da coluna líquida. Vamos denotar a altura da coluna de mercúrio como h. Podemos dizer que a pressão atmosférica atua de baixo para cima e a pressão hidrostática atua de cima para baixo. Os 240 mm restantes estão vazios. A propósito, esse vácuo também é chamado de vazio Torricelli.
Fórmula e cálculos
Pressão atmosférica Patm é igual à pressão hidrostática e é calculada pela fórmula ρptgh. ρrt=13600 kg/m3. g=9,8 N/kg. h=0,76 m. Patm=101,3 kPa. Esta é uma quantidade bastante grande. Uma folha de papel sobre uma mesa produz uma pressão de 1 Pa, e a pressão atmosférica é de 100.000 pascal. Acontece que você precisa colocar100.000 folhas de papel uma em cima da outra para produzir tal pressão. Curioso, não é? A pressão atmosférica e o peso do ar são muito altos, então a água foi empurrada para dentro da garrafa com tanta força durante o experimento.
