Torricelli eksperimentira atmosferski tlačni ukrepi, pomen

On Eksperiment Torricelli Izvedel ga je italijanski fizik in matematik.

Ta poskus je izhajal iz potrebe po izboljšanju oskrbe z vodo v mestih. Evangelist Torricelli (1608-1647), ki je bil matematik Sodišča Velikega vojvoda Toskana Fernando II.

Slika 1. Torricellijev eksperiment, v katerem je stolpec živega srebra 760 mm zaradi atmosferskega tlaka. Vir: f. Zapata.

[TOC]

Eksperiment

Leta 1644 je Torricelli naredil naslednje izkušnje:

- Živo srebro je bilo predstavljeno v 1 m dolžini cevi, odprt za en konec in zaprto pri drugem.

- Ko je bila cev popolnoma polna, jo je vložil in prevrnil v posodo, ki je vsebovala tudi živo srebro.

- Torricelli je opazil, da se je stolpec spustil in se ustavil pri približno 76 cm.

- Prav tako je spoznal, da je bil v prostoru, ki je bil prost, ustvarjen vakuum, čeprav ni popoln.

Torricelli je poskus ponovil z različnimi cevmi. Izvedel je celo majhno varianto: v vedro je dodal vodo, ki je, ki je lažja, lebdela na živo srebro. Nato se je cev, ki vsebuje živo srebro na površino vode.

Potem se je živo srebro spustilo in voda se je povzpela. Pridobljena praznina, kot smo že povedali, ni bila popolna, ker so vedno obstajali ostanki živega srebra ali vodne pare.

Merilo atmosferskega tlaka

V ozračju je mešanica plinov, v kateri prevladujejo dušik in kisik, s sledovi drugih plinov, kot so argon, ogljikov dioksid, vodik, metan, ogljikov monoksid, vodna para in ozon.

Vam lahko služi: Zvezdni dež: formacija, kako jih opazovati, značilnosti

Gravitacijska privlačnost, ki jo izvaja Zemlja, je odgovorna za ohranjanje celotne okolice planeta.

Seveda sestava ni enotna niti gostota, ker je odvisna od temperature. V bližini površine je velika količina prahu, peska in onesnaževal iz naravnih dogodkov in tudi človeške dejavnosti. Najtežje molekule so bližje tlom.

Ker je toliko spremenljivosti, je treba izbrati referenčno nadmorsko višino za atmosferski tlak, ki je bila vzeta kot gladina morja.

Tu ni nobena morska gladina, ker to predstavlja tudi nihanja. Raven o Datum S pomočjo je izbrano nekaj geodetskega referenčnega sistema, ki ga določa skupni dogovor med strokovnjaki.

Koliko je atmosferski tlak v bližini tal? Torricelli je našel svojo vrednost, ko je izmeril višino stolpca: 760 mm živega srebra.

Torricelli barometer

V zgornjem delu cevi je tlak 0, saj je bil vzpostavljen vakuum. Medtem na površini kadi živega srebra tlak Str₁ To je atmosferski tlak.

Na vrhu cevi izberemo izvor referenčnega sistema na prosti površini živega srebra. Od tam, dokler ne pridete do površine živega srebra v posodi, se meri H, Višina stolpca.

Slika 2. Torricelli barometer. Vir: Splošna fizika za inženirje. J. Ležal. USACH.

Tlak na točki, označeni z rdečo, na globini in₁ je:

Str₁ = P_tudi + ρ_Hg . g.in₁

Kje ρ_Hg  To je gostota živega srebra. Od in₁ = H in PO = 0:

Str₁ = ρ_Hg . g.H

H = p₁/ ρ_Hg.g

Ker je gostota živega srebra konstantna in tudi gravitacija, se izkaže, da je višina stolpca živega srebra sorazmerna Str_1, Kaj je atmosferski tlak. Zamenjava znanih vrednosti:

Vam lahko služi: kaj je delitev v fiziki?

H = 760 mm = 760 x 10 ^-3 m

G = 9.8 m/s²

ρ_Hg = 13.6 g /cc = 13.6 x 10 ³ kg/m³

Str₁ = 13.6 x 10 ³ kg/m³ x 9.8 m/s² x 760 x 10 ^-3 M = 101.293 n/m²= 101.3 kn/m²

Enota za pritisk v mednarodnem sistemu je Pascal, skrajšana PA. Po Torricellijevem poskusu je atmosferski tlak 101.3 kPa.

Pomen atmosferskega pritiska za podnebje

Torricelli je opazil, da je raven živega srebra v cevi vsak dan doživela rahle razlike, zato je ugotovil, da bi se moral atmosferski tlak spremeniti tudi.

Atmosferski tlak je odgovoren za velik del vremena, vendar njegove vsakodnevne razlike ostanejo neopažene. To je zato, ker na primer niso tako opazni kot nevihte ali mraz.

Vendar so te razlike v atmosferskem tlaku odgovorne za vetrove, kar posledično vpliva na deževje, temperaturo in relativno vlažnost. Ko se tla segrejejo, se zrak razširi in se nagiba k dvigu, kar povzroči, da se pritisk zniža.

Kadar koli barometer označuje visoke pritiske, lahko pričakujete lepo vreme, medtem ko z nizkimi pritiski obstaja možnost neviht. Vendar pa je za osnovno podnebno napovedi treba imeti več informacij o drugih dejavnikih.

On Torr in druge enote za pritisk

Čeprav se sliši čudno, saj je tlak opredeljen kot sila na enoto območja, v meteorologiji je veljavno izraziti atmosferski tlak v milimetrih živega srebra, kot ga je vzpostavil Torricelli.

To je zato, ker se živosrebrni barometer od takrat še vedno uporablja z malo različicami, tako da je v čast Torricelliju 760 mm Hg enak 1 Torr. Z drugimi besedami:

1 Torr = 760 mm Hg = 30 palcev Hg = 1 tlačna atmosfera = 101.3 kPa

Če bi Torricelli namesto živega srebra uporabljal vodo, bi bila višina stolpca 10.3 m. Merkurski barometer je bolj praktičen, da je bolj kompakten.

Lahko vam služi: Teorija velikega poka: značilnosti, stopnje, dokazi, problemi

Druge enote podaljšane uporabe so palice in milibari. Millibar je enakovreden hektopaskalu ali 10² Pascales.

Višimetri

Višinomer je instrument, ki označuje višino kraja, ki primerja atmosferski tlak na tej višini, s katero je na tleh ali drugem referenčnem mestu.

Če višina ni zelo velika, načeloma lahko domnevamo, da gostota zraka ostane konstantna. Toda to je pristop, saj vemo, da se gostota atmosfere zmanjšuje z višino.

Skozi zgoraj uporabljeno enačbo se uporablja gostota zraka namesto živega srebra:

Str₁ = P_tudi + ρ_zrak . g.H

V tem izrazu Str_tudi Jemljemo kot atmosferski tlak na ravni tal in P1 To je kraj, katerega nadmorska višina bo določena:

H = (str₁ - Str_tudi) / ρ_zrak . g

Sprememba tlaka z višino je boljši pristopi k resničnosti z eksponentnim modelom, prek katerega Altimetrična enačba, To povezuje atmosferski tlak kraja z njegovo višino:Kje Str_tudi To je referenčni tlak, običajno na gladini morja, Str₁ je pritisk zadevnega kraja, H njegova višina glede na gladino morja, ρ gostota zraka na morskem nivoju in g Vrednost gravitacije.

Altimetrična enačba kaže, da se tlak eksponentno zmanjšuje z višino: do H = 0, str₁= P_tudi in če H → ∞, tako Str₁=0.

Reference

1. Figueroa, d. 2005. Serija: Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 5. Tekočine in termodinamika. Uredil Douglas Figueroa (USB).
2. Kirkpatrick, l. 2007. Fizika: pogled na svet. 6. skrajšana izdaja. Cengage učenje.
3. Lay, j. 2004. Splošna fizika za inženirje. USACH.
4. Mott, r. 2006. Mehanika tekočine. 4. Izdaja. Pearson Education. 
5. Strangeways, i. 2003. Merjenje naravnega okolja. 2. mesto. Izdaja. Cambridge University Press.