Atmosferische druk is de kracht waarmee lucht op de aarde, de mens en alles om hem heen drukt. Het artikel zal je vertellen hoe in de zeventiende eeuw. met behulp van het experiment werd voor het eerst de kracht van luchtdruk getoond. Het is zeer interessant! We zullen leren hoe atmosferische druk wordt aangegeven en hoe deze wordt gemeten.
Ervaar Otto von Guericke
Hoe groot de luchtdruk is, leerde de wereld in 1654. Dit gebeurde dankzij de burgemeester van de stad Magdeburg (Duitsland) Otto von Guericke. Hij toonde ervaring met de zogenaamde Magdeburgse hemisferen. Toen werd er niet gesproken over hoe luchtdruk wordt aangegeven, omdat ze nog steeds niet wisten hoe ze die moesten meten. Hoe de halve bollen eruit zien, is te zien op de foto van het Magdeburg Museum.
Dit zijn twee bronzen halve bollen, een ervan is massief en de tweede heeft een gat. Een geoliede leren pakking werd tussen de hemisferen geplaatst voor dichtheid en verbonden. Vanuit de halve bollen werd lucht door het gat naar buiten gepompt. Interessant is dat Guericke zelf vier jaar eerder, in 1650de uitvinder van de vacuümpomp. Hij staat ook op de foto. Toen de lucht werd weggepompt, werden de hemisferen geperst door atmosferische druk. Om ze van elkaar los te koppelen, gebruikten ze de trekkracht van paarden.
Experimenteer met de hemisferen van Maagdenburg
Voordat we leren hoe atmosferische druk wordt aangegeven, laten we een experiment uitvoeren. Hiervoor gebruiken we het Magdeburg-hemisferenmodel. Bevestig een vacuümpomp aan het gat van de halve bol met een rubberen slang. Zet hem aan, open de kraan op een van de halve bollen. De druk in de ruimte ertussen zal afnemen. Dientengevolge neemt de kracht die van binnenuit op de hemisferen inwerkt af, en de kracht die van buitenaf inwerkt.
Tijdens het wegpompen van de lucht is het onmogelijk om de hemisferen te scheiden, omdat ze precies op elkaar passen. Zet de pomp uit, koppel de rubberen slang los. Lucht zal de ruimte tussen de hemisferen beginnen binnen te dringen. Dan zullen ze gemakkelijk uit elkaar gaan.
Welke letter staat voor luchtdruk
Laten we proberen de kracht te berekenen die de hemisferen samendrukte. Wanneer we lucht wegpompen, werkt alleen de kracht van atmosferische druk op de hemisferen. Het drukt de halve bollen samen en wordt vanaf de binnenwanden van de holle bollen naar het midden van de ruimte ertussen geleid. De diameter van de halve bollen (d) in Guericke was 35,5 cm.
Op basis van het feit dat we de hemisferen niet konden scheiden, wordt het duidelijk dat de drukkracht erg groot is. Zelfs acht paarden aan elke kant konden deze halve bollen niet breken. Hier is een gravure die de ervaring van Otto von Guericke illustreert.
Welke letter staat voor druk? De letter P. Normale atmosferische druk (Patm) is 100 kilopascal (kPa). Zo'n kracht werkt op elk deel van het halfrond. De drukkracht F is gelijk aan het product van atmosferische druk en het oppervlak van de doorsnede van de hemisferen S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 m)2/4≈10 kN (kilonewton). Dit is het gewicht van een lading van één ton, dus de paarden waren niet in staat om deze halve bollen te breken.
Barometer
Hoe wordt atmosferische druk aangegeven, we weten het, maar hoe wordt het gemeten? De barometer, uitgevonden door de Italiaan Torricelli in de eerste helft van de 17e eeuw, vertoonde gebreken. Het kon gemakkelijk worden gebroken, het was gevuld met giftig kwik en je wilde het echt naar verschillende plaatsen brengen om het weer te voorspellen.
Het was nodig om een apparaat te bedenken zonder glazen buis, dat wil zeggen zonder vloeistof. Zo'n barometer werd pas tweehonderd jaar later uitgevonden en werd de aneroïde genoemd. Dit woord vertaald in het Russisch betekent vloeistofloos. Bedenk wat een aneroïde barometer is.
Dit is een klein apparaat. In tegenstelling tot de Torricelli-kwikbuis, die een meter hoog is, kan hij gemakkelijk overal mee naartoe worden genomen. Wat zit erin? Laten we eens kijken naar de ontplofte barometer.
Hoe wordt de druk daarin aangegeven? Het apparaat heeft een schaal die lijkt op een wijzerplaat. Druk in kilopascal wordt aangegeven door een pijl. Achter de wijzerplaat zien we drie afgeplatte dozen. Er wordt lucht uit gepompt en er zit een veer in. Als het er niet was, zou de sfeerkapotte dozen. Verder van de veer beweegt de hendel weg, deze brengt de bewegingen van de dozen over. Waarom verhuizen ze? Dozen kunnen van dikte veranderen. Wanneer de atmosferische druk groter is, comprimeert de lucht de dozen, hun dikte neemt af. Als de druk minder is, wordt de veer recht en worden de dozen dikker. Door het mechanisme van de hendels wordt de beweging overgebracht op de pijl.
Vloeistofloos barometerapparaat
We hebben geleerd hoe druk wordt aangegeven in een vloeistofloze barometer, en nu gaan we het diagram tekenen.
Drie vakjes geven het apparaat meer nauwkeurigheid, maar in principe is één voldoende. Het is speciaal gegolfd om de dikte te kunnen veranderen. Denk aan gegolfde, en dus flexibele stofzuigerslangen. De onderkant van de doos is bevestigd aan de basis. Aan de bovenkant is een veer bevestigd die de doos probeert recht te trekken op dezelfde manier als een aluminium liniaal, indien gebogen, probeert deze recht te trekken. Atmosferische druk daarentegen probeert de doos samen te drukken.
Wanneer de druk toeneemt, neemt de dikte van de doos af, wat betekent dat de hendel de as draait. Als u een pijl aan de as bevestigt, draait deze naar rechts wanneer de dikte afneemt en naar links wanneer de dikte toeneemt.
