Alle levende wezens op aarde merken niet de druk die op hen wordt uitgeoefend door de grandioze luchtschil van onze planeet. De reden is dat ze vanaf hun geboorte gewend zijn aan blootstelling aan de atmosfeer, en hun organismen zijn er biologisch aan aangepast.
Ondertussen weegt zo'n gaswolk eigenlijk behoorlijk. Het wordt vastgehouden door de zwaartekracht van de planeet, waardoor het niet verdampt in de eindeloze ruimte en zich duizend kilometer omhoog uitstrekt. En dit betekent dat de luchtschil druk uitoefent op alles wat zich op het aardoppervlak bevindt. Hoeveel kost één atmosfeer in Pascal? Wetenschappers slaagden er in de 17e eeuw in om de luchtdruk in getallen uit te drukken.
Atmosferische druk
In Regensburg in 1654 bezorgde Otto von Guericke keizer Ferdinand III en zijn collega-wetenschappers een spectaculaire ervaring. De Duitse natuurkundige nam twee holle koperen halve bollen, klein van formaat (ongeveer 35,6 cm in diameter). Danhij drukte ze stevig tegen elkaar, verbond ze met een leren ring, en pompte de lucht van binnenuit weg door middel van een insteekslang en een pompje. Daarna konden de hemisferen niet worden gescheiden. Bovendien konden zestien paarden, vastgebonden aan ijzeren ringen aan beide uiteinden aan weerszijden van de resulterende bol, het niet doen.
Dit experiment demonstreerde de wereld de effecten van druk op omringende objecten. Het was deze kracht die beide delen van de bol zo samendrukte. De grootte is dus echt indrukwekkend. Twee jaar later werd de opmerkelijke ervaring herhaald in Maagdenburg. Er probeerden al 24 paarden de bol te breken, maar met hetzelfde succes. Deze hemisferen die tijdens het experiment werden gebruikt, gingen de geschiedenis in onder de naam Magdeburg. Ze worden nog steeds bewaard in het Duitse Museum.
Eén sfeer in Pascals
Hoe bereken je de druk van de gasvormige mantel van de planeet? Niets zou gemakkelijker zijn als de dichtheid van de lucht en de hoogte van de luchtschil nauwkeurig bekend waren. Maar in de 17e eeuw konden wetenschappers zulke dingen nog niet weten. Ze hebben echter uitstekend werk geleverd. En dit werd voor het eerst gedaan door een student van Galileo - de Italiaan Torricelli.
Hij nam een glazen buis van een meter lang en vulde die met kwik nadat hij een van de uiteinden had gesoldeerd. En hij liet het open gedeelte in een vat met dezelfde substantie zakken. Tegelijkertijd stroomde een deel van het kwik uit de buis naar beneden. Niet alles is echter uitgelekt. En de hoogte van de resterende kolom was ongeveer 760 mm. Het was deze ervaring die het vervolgens gemakkelijk maakte om te berekenen hoeveel Pascals er in één atmosfeer zijn. Dit aantal is ongeveerbedraagt 101.300 Pa. Dit is de waarde van de normale atmosferische druk.
Uitleg van het experiment van Torricelli
De druk van de atmosfeer beïnvloedt alle aardse lichamen. Maar het is onmerkbaar, omdat het in evenwicht wordt gehouden door de werking van lucht, die zich in de objecten zelf en in levende organismen bevindt. Het experiment met de hemisferen van Maagdenburg liet welsprekend zien wat er zou gebeuren als het gas niet bijna overal zou kunnen doordringen. In de resulterende bol werd kunstmatig een luchtloze ruimte gecreëerd. Als resultaat bleek het ongewoon sterk en onafscheidelijk te zijn, van alle kanten samengeperst door één atmosfeer, in Pascals, waarvan de drukwaarde, zoals we al weten, zeer significant is.
Dezelfde wetten liggen ten grondslag aan pompen. Vloeistof snelt de gevormde luchtloze ruimte in. Het stijgt totdat de bestaande luchtdruk en stoffen elkaar in evenwicht houden. En de hoogte van de kolom hangt af van de dichtheid van de vloeistof.
Dit wetende, heeft Torricelli de druk gemeten die door één atmosfeer wordt gecreëerd. Natuurlijk kon hij deze waarde nog steeds niet in Pascals vertalen. Dit is later gedaan. Daarom mat hij het in millimeters kwik. Het is bekend dat atmosferische druk in onze tijd meestal in vergelijkbare eenheden wordt gemeten.
Sferen converteren naar Pascals
De Fransman Blaise Pascal (zijn portret is iets hoger), naar wiens naam de drukeenheden zijn vernoemd, nadat hij kennis had genomen van Torricelli's experimenten,herhaalde soortgelijke experimenten op verschillende hoogten, waarbij behalve kwik ook water en andere vloeistoffen werden gebruikt. En dit bewees uiteindelijk de aanwezigheid en het effect van atmosferische druk op terrestrische lichamen en substanties, hoewel er in die tijd veel twijfels waren.
Het volgende laat zien hoe u de druk in atmosfeer omzet in Pascals en andere eenheden.
Deze waarde is niet constant en hangt af van veel indicatoren. Allereerst vanaf de hoogte boven zeeniveau. Zoals Pascal bewees, hoe hoger je naar de top van de berg klimt, hoe minder druk er wordt. Dit is eenvoudig te verklaren. De diepte van de luchtschil neemt immers af, evenals de dichtheid ervan. En al op een hoogte van ongeveer gelijk aan 5,5 km zijn de drukindicatoren gehalveerd. En als je 11 km klimt, dan wordt deze waarde vier keer lager.
Bovendien is de luchtdruk afhankelijk van het weer. Daarom wordt deze indicator in zijn prognoses als significant beschouwd. Bijvoorbeeld, hoe hoger de druk in de zomer, hoe groter de kans dat de zon op deze dag tevreden zal zijn met haar stralen en er geen neerslag zal vallen.
