Atmosferische druk is de kracht waarmee we worden beïnvloed door de omringende lucht, d.w.z. de atmosfeer. Het artikel zal experimenten presenteren waarbij we ervoor zullen zorgen dat luchtdruk echt bestaat. We zullen ontdekken wie het voor het eerst heeft gemeten, wat er gebeurt als de atmosferische druk ongelijk verdeeld is, en nog veel meer.
Manifestaties van atmosferische druk
Als de lucht op alles rondom drukt, dan weegt het iets. Is dit echt waar, waarom lijkt het ons dan gewichtloos? Laten we experimenten uitvoeren die aantonen dat atmosferische druk echt bestaat.
Vul de spuit tot het midden met water en trek de zuiger omhoog. Het water zal de zuiger volgen. De reden hiervoor is atmosferische druk, maar toen mensen nog niet wisten van het bestaan ervan, zeiden ze dat de natuur leegte eenvoudigweg niet tolereert. We weten nu dat wanneer de piston omhoog gaat, er een gebied ontstaatverminderde druk, en de atmosfeer perst water in de spuit.
Ervaring met een plastic kaart en een potje
Vul een glazen pot tot de rand met water, bedek de bovenkant met een stuk plastic, bijvoorbeeld een kaart. Laten we de pot omdraaien en zien dat de kaart vasthoudt en niet v alt. De kracht van waterdruk wordt gecompenseerd door de drukkracht van de atmosfeer. Niets drukt van bovenaf op het water, maar de atmosfeer drukt van onderaf, waardoor de kaart wordt vastgehouden. Als er lucht tussen het plastic en de pot komt, v alt de kaart eraf en stroomt het water eruit.
Torricelli-apparaat
De Italiaanse wetenschapper Torricelli heeft voor het eerst de atmosferische druk gemeten. Dat deed hij met de zogenaamde kwikbarometer. Eerst vulde Torricelli een glazen buis met kwik tot de bovenkant, nam een grote kom met kwik, draaide de buis om, dompelde hem in de kom en opende het onderste uiteinde. Mercurius begon te dalen, maar kwam er niet helemaal uit, maar daalde tot een bepaalde hoogte.
Het bleek dat dit niveau 760 mm is. Daarom kan de druk van de atmosfeer een kwikkolom van 760 mm bevatten. Als de druk stijgt, kan het een kolom met grotere hoogte vasthouden, als het afneemt, minder. Zo ja, dan kan de grootte ervan worden beoordeeld aan de hand van de hoogte van de pilaar. Daarom wordt in de praktijk de druk van de atmosfeer en gassen vaak precies gemeten in millimeters kwik. Laten we een verband leggen tussen millimeter kwik en de gebruikelijke eenheden van pascal.
Hoe millimeters kwik en pascal met elkaar verband houden
Atmosferische druk verhoogt kwik met 760 mm. Het betekent dateen kwikkolom van 760 mm hoog drukt met een kracht gelijk aan het normale niveau van atmosferische druk. 1 mm Hg is de druk die wordt geproduceerd door een kwikkolom van 1 mm hoog. Stel je voor dat de hoogte van de kwikkolom 1 mm is. Bereken de hydrostatische druk die overeenkomt met deze hoogte.
P=1 mmHg Hydrostatische druk wordt berekend met de formule: ρgh. ρ is de dichtheid van kwik, g is de versnelling door de zwaartekracht, h is de hoogte van de vloeistofkolom. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 m. Vervang deze gegevens in de formule. Na de conversie blijft 13,69,8=133,3 N/m2 over. N/m2 - dit is Pascal (Pa). Als we atmosferische druk omrekenen naar hectopascal, dan 1 mm Hg. Kunst. komt overeen met 1.333 hPa.
Hg en weer
Torricelli keek lange tijd naar de aflezingen van de kwikbarometer. Hij merkte iets interessants op. Wanneer de kwikkolom da alt, dat wil zeggen, wanneer de atmosferische druk laag wordt, komt er na een tijdje slecht weer. Wanneer de kwikkolom stijgt, wordt na verloop van tijd slecht weer vervangen door goed weer. Dat wil zeggen, de meting van de atmosferische druk stelt u in staat een weersvoorspelling te maken.
Nu meten meteorologische diensten de klok rond, elke 3 uur, de atmosferische druk. Jules Verne's boek The Fifteen-Year-Old Captain beschrijft de observatie van de barometer en het weer. De hoofdpersoon van het boek ontdekte dat als de kwikkolom snel da alt, het weer sterk verslechtert, maar niet voor lang, als het kwikniveau langzaam da alt, over meerdere dagen, danhet weer zal geleidelijk verslechteren, maar zal lang aanhouden.
Wat gebeurt er als de atmosferische druk ongelijk verdeeld is
Laten we eens een synoptische kaart bekijken. Het bevat de waarden van atmosferische druk in verschillende gebieden, steden, landen, continenten. De bewegingsrichting van luchtmassa's wordt aangegeven met pijlen. Waarom waait de wind? De luchtdruk is op sommige plaatsen hoger en op andere lager. Van waar het groter is, waait de wind naar waar het kleiner is. We zien het in de richting van de pijlen op de kaart.
Als je naar de hele planeet kijkt, kun je zien dat deze in verschillende delen anders is. Gebieden met hoge druk zijn in paars gemarkeerd, waar de windpijlen wervelen en met de klok mee bewegen. Dit hogedrukgebied wordt een anticycloon genoemd. Het is meestal helder weer.
Maar Spanje en Portugal. Hier zien we twee krachtigste anticyclonen. Het draaien van luchtstromen is verbonden met de rotatie van de aardbol.
En hier zijn twee krachtige gebieden met lage atmosferische druk - slechts 965 hectopascal. Dit is een cycloon, de lucht erin draait tegen de klok in.
Zo kun je de verdeling van de atmosferische druk op verschillende plaatsen op onze planeet observeren. Tegenwoordig voorspellen meteorologen nauwkeurig weersveranderingen die optreden wanneer de atmosferische druk ongelijk verdeeld is.
Druk op en boven zeeniveau
Stel dat de barometer een druk aangeeft van 1006 hPa. Maar alskijk naar de synoptische kaart van een bepaald gebied, stad, dan kan blijken dat de luchtdruk daar anders is. Waarom gebeurt dit? Feit is dat synoptische kaarten de waarden van de atmosferische druk op zeeniveau weergeven. We kunnen op een bepaalde hoogte boven zeeniveau zijn, dus de druk die de barometer in de kamer aangeeft, is minder dan op zeeniveau.
Hoogtemeter
Hoe meet je de hoogte van je locatie? Er zijn speciale instrumenten die lijken op een barometer, maar hun schaal is niet gegradueerd in drukeenheden, maar in hoogte-eenheden. Toeristen en piloten hebben dergelijke apparaten. Ze worden hoogtemeters of parametrische hoogtemeters genoemd. Als de piloot op de grond is, zet hij de hoogtemeter op nul, omdat zijn hoogte boven de grond nul is. Indien nodig zet hij de pijl op de hoogte boven zeeniveau, afhankelijk van of het voor hem van belang is te weten op welke hoogte het vliegveld al dan niet boven zeeniveau ligt. Bij langeafstandsvluchten kan dit handig zijn, zeker als het vliegveld in de bergen ligt. Vervolgens, kijkend naar de hoogtemeternaald, bepa alt de piloot de hoogte.
Waarom neemt de luchtdruk toe met de hoogte
Nadat we hebben geleerd dat wanneer de atmosferische druk ongelijk verdeeld is, er wind optreedt, gaan we uitzoeken waarom de druk afneemt met toenemende hoogte. Lucht heeft gewicht, dus het wordt aangetrokken door de aarde en oefent er druk op uit. Als we een barometer in een bepaalde laag van de atmosfeer plaatsen, dan wordt deze door die laag van de atmosfeer ingedrukt,die hierboven staat. Opgemerkt moet worden dat de atmosfeer geen duidelijke grenzen heeft.
Als we een barometer op zeeniveau plaatsen, is de druk gelijk aan de som van de druk in deze luchtlaag en de drukken in de bovenliggende lagen van de atmosfeer. Dat wil zeggen, naarmate de hoogte toeneemt, neemt de druk af. De vraag rijst: is het mogelijk om de atmosferische druk te berekenen volgens de formule Р=ρgh? Nee, want de waarde van luchtdichtheid is niet constant in verschillende lagen van de atmosfeer. Aan de onderkant staat de lucht onder meer druk, dus hij is dichter, en aan de bovenkant is hij minder dicht.
