Atmosfera é uma nuvem de gás que envolve a Terra. O peso do ar, cuja altura excede 900 km, tem um efeito poderoso sobre os habitantes do nosso planeta. Nós não sentimos isso, levando a vida no fundo do oceano aéreo como uma coisa natural. Uma pessoa sente desconforto ao subir no alto das montanhas. A f alta de oxigênio provoca fadiga rápida. Ao mesmo tempo, a pressão atmosférica muda significativamente.
Física lida com a pressão atmosférica, suas mudanças e o impacto na superfície da Terra.
No curso de física do ensino médio, uma atenção considerável é dada ao estudo da ação da atmosfera. Características da definição, dependência da altura, influência nos processos que ocorrem na vida cotidiana ou na natureza, são explicadas com base no conhecimento sobre a ação da atmosfera.
Quando as pessoas começam a estudar a pressão atmosférica? Grau 6 - tempo para se familiarizar com as peculiaridades da atmosfera. Esse processo continua nas turmas especializadas do ensino médio.
Histórico de estudos
As primeiras tentativas de estabelecer a pressão atmosférica foram feitas em 1643 por sugestão do evangelista italianoTorricelli. Um tubo de vidro selado em uma extremidade foi preenchido com mercúrio. Tendo fechado do outro lado, foi reduzido a mercúrio. Na parte superior do tubo, devido à saída parcial do mercúrio, formou-se um espaço vazio, que recebeu o seguinte nome: “Vazio Torricelliano”.
A essa altura, a teoria de Aristóteles dominava as ciências naturais, que acreditava que "a natureza tem medo do vazio". De acordo com seus pontos de vista, não pode haver espaço vazio não preenchido com matéria. Por isso, por muito tempo tentaram explicar a presença do vazio em um tubo de vidro com outros assuntos.
Não há dúvida de que este é um espaço vazio, não pode ser preenchido com nada, porque no início do experimento o mercúrio enchia completamente o cilindro. E, fluindo, não permitiu que outras substâncias preenchessem o lugar vago. Mas por que todo o mercúrio não foi derramado no vaso, porque também não há obstáculos para isso? A conclusão sugere-se: o mercúrio no tubo, como nos vasos comunicantes, cria sobre o mercúrio no vaso a mesma pressão que algo do lado de fora. No mesmo nível, apenas a atmosfera entra em contato com a superfície do mercúrio. É a pressão dela que impede que a substância vaze sob a influência da gravidade. O gás é conhecido por criar a mesma ação em todas as direções. Afeta a superfície do mercúrio no recipiente.
A altura de um cilindro de mercúrio é de aproximadamente 76 cm, percebe-se que este indicador varia com o tempo, portanto, a pressão atmosférica varia. Pode ser medido em cm de mercúrio.coluna (ou em milímetros).
Quais unidades usar?
O sistema internacional de unidades é internacional, portanto não envolve o uso de milímetros de mercúrio. Arte. ao determinar a pressão. A unidade de pressão atmosférica é definida da mesma forma que acontece em sólidos e líquidos. A medição da pressão em pascal é aceita no SI.
Para 1 Pa, é tomada tal pressão que é criada por uma força de 1 N por área de 1 m2.
Determine como as unidades de medida estão relacionadas. A pressão da coluna de líquido é ajustada de acordo com a seguinte fórmula: p=ρgh. Densidade de mercúrio ρ=13600 kg/m3. Vamos tomar uma coluna de mercúrio de 760 milímetros de comprimento como ponto de referência. Daqui:
r=13600 kg/m3×9,83 N/kg×0,76 m=101292,8 Pa
Para registrar a pressão atmosférica em pascal, considere: 1 mm Hg.=133,3 Pa.
Exemplo de resolução de problemas
Determine a força com que a atmosfera atua na superfície de um telhado medindo 10x20 m. A pressão da atmosfera é assumida como 740 mm Hg. St.
p=740 mmHg, a=10 m, b=20 m.
Análise
Para determinar a força de ação, você deve definir a pressão atmosférica em pascal. Levando em conta o fato de que 1 milímetro Hg. igual a 133,3 Pa, temos o seguinte: p=98642 Pa.
Decisão
Use a fórmula para determinar a pressão:
p=F/s, Como a área do telhado não é dada, vamos supor que seja um retângulo. A área desta figura é determinada pela fórmula:
s=ab.
Substitua o valor da área emfórmula de cálculo:
p=F/(ab), de onde:
F=pab.
Calcular: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1,97 MN.
Resposta: a força de pressão da atmosfera no telhado da casa é 1,97 MN.
Métodos de medição
A determinação experimental da pressão atmosférica pode ser realizada usando uma coluna de mercúrio. Se você corrigir a escala próxima a ela, será possível corrigir as alterações. Este é o barômetro de mercúrio mais simples.
Foi Evangelista Torricelli quem se surpreendeu ao notar as mudanças na ação da atmosfera, relacionando esse processo com o calor e o frio.
A pressão atmosférica ao nível da superfície do mar a 0 graus Celsius foi considerada ótima. Este valor é de 760 mmHg. A pressão atmosférica normal em pascal é considerada igual a 105 Pa.
Sabe-se que o mercúrio é bastante prejudicial à saúde humana. Como resultado, barômetros de mercúrio abertos não podem ser usados. Outros líquidos são muito menos densos, então o tubo cheio de líquido deve ser longo o suficiente.
Por exemplo, a coluna de água criada por Blaise Pascal deve ter cerca de 10 m de altura. A inconveniência é óbvia.
Barômetro sem líquido
Um avanço notável é a ideia de se afastar do líquido ao fazer barômetros. A capacidade de fabricar um dispositivo para determinar a pressão da atmosfera é implementada em barômetros aneróides.
A parte principal deste medidor é planacaixa de onde o ar é bombeado para fora. Para que não seja espremido pela atmosfera, a superfície é feita de papelão ondulado. A caixa está ligada por um sistema de molas a uma seta que indica o valor da pressão na escala. Este último pode ser graduado em qualquer unidade. A pressão atmosférica pode ser medida em pascal com uma escala de medição apropriada.
Altura de elevação e pressão atmosférica
A mudança na densidade da atmosfera à medida que você sobe leva a uma diminuição na pressão. A não homogeneidade da envoltória gasosa não permite introduzir uma lei linear de mudança, uma vez que o grau de diminuição da pressão diminui com o aumento da altura. Na superfície da Terra, à medida que sobe, para cada 12 metros, o efeito da atmosfera diminui 1 mm Hg. Arte. Na troposfera, uma mudança semelhante ocorre a cada 10,5 metros.
Perto da superfície da Terra, na altitude de uma aeronave, um aneróide equipado com uma escala especial pode determinar a altitude pela pressão atmosférica. Este dispositivo é chamado de altímetro.
Um dispositivo especial na superfície da Terra permite definir o altímetro para zero, para que você possa usá-lo posteriormente para determinar a altura da subida.
Exemplo de resolução de problemas
No sopé da montanha, o barômetro mostrava uma pressão atmosférica de 756 milímetros de mercúrio. Qual será o valor a uma altitude de 2500 metros acima do nível do mar? É necessário registrar a pressão atmosférica em pascal.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
Decisão
Para determinar a leitura do barômetro na altura H, levamos em conta quea pressão cai 1 mm Hg. a cada 12 metros. Portanto:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, de:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
Para registrar a pressão atmosférica obtida em pascal, faça o seguinte:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Resposta: 72619 Pa.
Pressão atmosférica e clima
O movimento das camadas atmosféricas do ar próximo à superfície da Terra e o aquecimento não uniforme do ar em diferentes áreas levam a mudanças nas condições climáticas em todas as partes do planeta.
A pressão pode variar em 20-35mmHg. a longo prazo e por 2-4 milímetros de mercúrio. durante o dia. Uma pessoa saudável não percebe mudanças neste indicador.
Pressão atmosférica, cujo valor está abaixo do normal e muitas vezes muda, indica um ciclone que cobriu um determinado ciclone. Muitas vezes esse fenômeno é acompanhado por nebulosidade e precipitação.
Baixa pressão nem sempre é sinal de tempo chuvoso. O mau tempo depende mais da diminuição gradual do indicador em questão.
Uma queda acentuada na pressão para 74 centímetros Hg. e abaixo ameaça com tempestade, aguaceiros que continuarão mesmo quando o indicador já estiver começando a subir.
A mudança no clima para melhor pode ser identificada pelos seguintes sinais:
- depois de um longo período de mau tempo, há um aumento gradual e constante da pressão atmosférica;
- pressão aumenta em clima nebuloso e lamacento;
- durante o período de ventos de sul, o indicador em questão sobe por vários dias seguidos;
- um aumento da pressão atmosférica durante o tempo ventoso é um sinal de clima confortável.
