Uit het concept van "atmosferische druk" volgt dat lucht gewicht moet hebben, anders zou het nergens druk op kunnen uitoefenen. Maar we merken dit niet, het lijkt ons dat de lucht gewichtloos is. Voordat je het over atmosferische druk hebt, moet je bewijzen dat lucht gewicht heeft, je moet het op de een of andere manier wegen. Hoe je dat doet? We zullen het luchtgewicht en de atmosferische druk in detail bekijken in het artikel en ze bestuderen met behulp van experimenten.
Ervaring
We wegen de lucht in een glazen vat. Het komt de container binnen via een rubberen buis in de nek. Het ventiel sluit de slang af zodat er geen lucht in komt. Met een vacuümpomp halen we de lucht uit het vat. Interessant is dat naarmate het pompen vordert, het geluid van de pomp verandert. Hoe minder lucht er in de kolf achterblijft, hoe stiller de pomp loopt. Hoe langer we de lucht wegpompen, hoe lager de druk in het vat wordt.
Als alle lucht is verwijderd,sluit de kraan, knijp in de slang om de luchttoevoer te blokkeren. Weeg de kolf zonder lucht en open vervolgens de kraan. De lucht komt binnen met een kenmerkend gefluit en het gewicht wordt opgeteld bij het gewicht van de fles.
Plaats eerst een leeg vat met een gesloten kraan op de weegschaal. Er is een vacuüm in de container, laten we het wegen. Laten we de kraan opendraaien, de lucht zal naar binnen gaan, en de inhoud van de fles opnieuw wegen. Het verschil tussen het gewicht van de gevulde en lege fles is de luchtmassa. Het is eenvoudig.
Luchtgewicht en atmosferische druk
Laten we nu verder gaan met het oplossen van het volgende probleem. Om de dichtheid van lucht te berekenen, moet je de massa delen door het volume. Het volume van de kolf is bekend omdat het op de zijkant van de kolf is aangegeven. ρ=mair /V. Ik moet zeggen dat je veel tijd nodig hebt om het zogenaamde hoogvacuüm te verkrijgen, dat wil zeggen de volledige afwezigheid van lucht in het vat. Als de kolf 1,2L is, duurt het ongeveer een half uur.
We ontdekten dat lucht massa heeft. De aarde trekt eraan en daarom werkt de zwaartekracht erop. De lucht drukt op de grond met een kracht die gelijk is aan het gewicht van de lucht. Er is dus atmosferische druk. Het manifesteert zich in verschillende experimenten. Laten we een van deze doen.
Spuitexperiment
Neem een lege spuit waaraan een flexibele slang is bevestigd. Laat de zuiger van de spuit zakken en dompel de slang onder in een bak met water. Trek de zuiger omhoog en het water begint door de buis te stijgen en vult de spuit. Waarom stijgt water, dat door de zwaartekracht naar beneden wordt getrokken, toch achter de zuiger op?
In het vat wordt het van boven naar beneden aangetastSfeer druk. Laten we het Patm noemen. Volgens de wet van Pascal wordt de druk die door de atmosfeer op het oppervlak van een vloeistof wordt uitgeoefend onveranderd overgedragen. Het verspreidt zich naar alle punten, wat betekent dat er ook atmosferische druk in de buis is, en er is een vacuüm (airless ruimte) in de spuit boven de waterlaag, d.w.z. P \u003d 0. Het blijkt dus dat atmosferische druk van onderaf op het water drukt, maar er is geen druk boven de zuiger, omdat daar leegte is. Door het drukverschil komt er water in de spuit.
Experimenteer met kwik
Luchtgewicht en luchtdruk - hoe groot zijn ze? Misschien is het iets dat kan worden verwaarloosd? Eén kubieke meter ijzer heeft immers een massa van 7600 kg en één kubieke meter lucht - slechts 1,3 kg. Laten we, om het te begrijpen, het experiment aanpassen dat we zojuist hebben uitgevoerd. Neem in plaats van een spuit een fles die is afgesloten met een kurk met een buisje. Sluit de slang aan op de pomp en begin met het pompen van lucht.
In tegenstelling tot de vorige ervaring creëren we een vacuüm niet onder de zuiger, maar in het hele volume van de fles. Zet de pomp uit en laat tegelijkertijd de buis van de fles in een bak met water zakken. We zullen zien hoe water binnen enkele seconden de fles door de buis vulde met een karakteristiek geluid. De hoge snelheid waarmee ze in de fles "barst" geeft aan dat atmosferische druk een vrij grote waarde is. Ervaring bewijst het.
Voor het eerst gemeten de atmosferische druk, het gewicht van de lucht Italiaanse wetenschapper Torricelli. Hij had zo'n ervaring. Ik nam een glazen buis van iets meer dan 1 m lang, aan één kant verzegeld. Tot de rand gevuld met kwik. NaToen nam hij een vat met kwik, kneep met zijn vinger in het open uiteinde, keerde de buis om en dompelde hem onder in een container. Als er geen atmosferische druk was, zou al het kwik zijn uitgegoten, maar dit gebeurde niet. Het stroomde gedeeltelijk uit, het kwikniveau zakte op een hoogte van 760 mm.
Het gebeurde omdat de atmosfeer op het kwik in de container drukte. Het is om deze reden dat in onze vorige experimenten water in de buis werd gedreven, waardoor water de injectiespuit volgde. Maar in deze twee experimenten hebben we water genomen waarvan de dichtheid laag is. Kwik heeft een hoge dichtheid, dus de atmosferische druk kon het kwik doen stijgen, maar niet tot het uiterste, maar slechts met 760 mm.
Volgens de wet van Pascal wordt de druk die op kwik wordt uitgeoefend, ongewijzigd naar al zijn punten overgebracht. Dit betekent dat er ook atmosferische druk is in de buis. Maar aan de andere kant wordt deze druk gecompenseerd door de druk van de vloeistofkolom. Laten we de hoogte van de kwikkolom aanduiden als h. We kunnen zeggen dat atmosferische druk van onder naar boven werkt en hydrostatische druk van boven naar beneden. De resterende 240 mm is leeg. Deze stofzuiger wordt trouwens ook wel de Torricelli leegte genoemd.
Formule en berekeningen
Atmosferische druk Patm is gelijk aan hydrostatische druk en wordt berekend met de formule ρptgh. ρrt=13600 kg/m3. g=9,8 N/kg. h=0,76 m. Patm=101,3 kPa. Dit is een vrij groot bedrag. Een vel papier dat op een tafel ligt, produceert een druk van 1 Pa en de atmosferische druk is 100.000 pascal. Het blijkt dat je moet zetten100.000 vellen papier op elkaar om zo'n druk te produceren. Nieuwsgierig, niet? De atmosferische druk en het luchtgewicht zijn erg hoog, dus het water werd tijdens het experiment met zoveel kracht in de fles geduwd.
