Чему равно давление воздуха в начальном состоянии

Атмосферное давление. Урок 13

Земля путём силы гравитации притягивает к себе молекулы воздуха. Они имеют вес, а значит создают давление как внутри самой атмосферы, так и на её границе с различными телами на земной поверхности. Атмосферное давление – это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на все находящиеся на ней предметы.

Атмосферное давление изменяется с высотой и зависит от погодных условий: температуры воздуха и перемещения воздушных масс в вертикальном направлении (конвекции). Вблизи земной поверхности оно приблизительно равно 10⁵ Па (в интернациональной системе (СИ) давление измеряется в Паскалях – русское Па, международное – Pa).

За нормальное атмосферное давление принято давление ртутного столба высотой 76 см сечением в 1 см² на уровне моря на широте 45° при температуре 0°С. Оно равно 760 мм рт. ст.(101325 Па, но реально берётся 100 000 Па) – это 1 атмосфера (атм.).

<!— Реклама —>

Атмосферное давление по-традиции измеряют в миллиметрах ртутного столба, современные аналоги этой меры – миллибары и гектопаскали. Один Паскаль – это давление силой в 1 Ньютон (Н), приходящееся на площадь 1 м².

Интересно, что среднее давление атмосферы на поверхности Марса в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли.

Как заметить атмосферное давление?

Хотя молекулы газа не имеют запаха и цвета, они постоянно взаимодействуют с рецепторами нашей кожи, сдавливают со всех сторон все предметы, заполняют пустоты, а их быстрое перемещение в горизонтальном направлении, называемое ветром, может сбить нас с ног. Доказать, что атмосферное давление существует, можно при помощи простых опытов.

Опыт 1 – «Непроливайка»

В стакан налить воды до краёв. Прикрыть его листком плотной бумаги и, придерживая бумагу ладонью, быстро перевернуть стакан кверху дном. Убрать ладонь. Вода из стакана не выльется, так как на бумагу снизу давит атмосфера.

Объяснение: фраза «на нас давит столб атмосферного воздуха», иногда употребляемая, в том числе и в школьных учебниках, некорректна. Она произносится по ассоциации с силой давления, действующей со стороны твёрдого тела. Эта сила действует на тела, расположенные ниже, и не действует на тела сбоку или, тем более, сверху данного тела. Иное дело давление жидкости или газа.

По закону Паскаля давление передаётся не только в точки на дне сосуда, но также и в точки на стенках и крышке. Силы гидростатического и атмосферного давлений действуют перпендикулярно произвольно ориентированной поверхности тела, контактирующей со средой, и могут иметь любое направление.

Воздух, давящий на бумагу снизу наполненного стакана – это доказательство несостоятельности такой ассоциации. Интересно, что если стакан наполнить водой только наполовину, то оставшийся воздух будет давить с такой же силой, как и наружный, и бумага не удержит воду (и воздух) в стакане.

Опыт 2 – «Сухим из воды»

Положить на плоскую тарелку монету или металлическую пуговицу и налить воды. Монета окажется под водой. Наша задача – выловить монету голыми руками, не замочив их.

Зажгите внутри сухого стакана бумагу и, когда воздух нагреется, опрокиньте стакан на тарелку рядом с монетой так, чтобы монета не очутилась под стаканом. Ждать придётся недолго. Бумага в стакане сразу погаснет, и воздух начнёт остывать. По мере его остывания вода будет втягиваться стаканом и вскоре вся соберётся там, обнажив дно тарелки.

Объяснение: когда воздух в стакане нагрелся, он расширился, как и все нагретые тела, избыток его нового объёма вышел из стакана. Когда же оставшийся воздух начал остывать, его стало недостаточно, чтобы в холодном состоянии оказывать прежнее давление, уравновешивать наружное давление атмосферы. Теперь вода под стаканом испытывает на каждый сантиметр своей поверхности меньшее давление, чем в открытой части тарелки. Неудивительно, что она вгоняется под стакан, втискиваемая туда избытком давления наружного воздуха. Вода вдавливается воздухом!

По этой же теме посмотрите эксперимент программы «Галилео».

Почему мы не чувствуем атмосферное давление?

Зная, что 1 м³ воздуха при температуре 0° на уровне моря весит 1,3 кг, легко подсчитать, что на крышу дома, имеющую площадь, например 100 м², атмосфера давит с силой 10⁷ Н, что соответствует весу тела массой 1000 т. Однако крыша дома не проваливается.

Площадь спины лежащего на пляже человека заведомо больше 0,2 м²; следовательно, атмосфера давит на спину человека с силой, большей чем 20 000 Н, что соответствует камешку массой 2 т. Однако человек вообще не ощущает никакого давления сверху.

Опыт «Сухим из воды» демонстрирует нам ещё и доказательство внутреннего давления, уравновешивающего наружное давление атмосферы.

Мы не чувствуем давления воздуха, потому что давление атмосферы равномерно распределяется со всех сторон и потому что внутри нас есть такое же давление воздуха и жидкости, а адаптационные способности организма постоянно уравновешивают внутреннее давление, подстраивая его под изменение атмосферного. Но адаптации проходят только в небольшом интервале. 

Если люди живут длительное время на большой высоте, то их организм приспосабливается как к меньшему количеству кислорода, так и к более низкому давлению. Самые высокогорные поселения мира:

• Ла-Ринконада (Перу) – 5100 м;
• Эль-Альто (Боливия) – 4150 м;
• Потоси (Боливия) – 4090 м;
• Лхаса (Т ибет) – 3650 м;
• Намче-базар (Непал) – 3450 м;
• в России это Куруш (Дагестан) – 2600 м.

Посёлок золотоискателей Ла Ринконада-Ананея, 5100 м.
Автор: IJISCAY

А вот рыбы, живущие на глубине океана, привыкли к более высокому давлению, и быстро перестроиться их организм не способен. Их тело адаптировалось к нему, и внутреннее давление его намного выше 1 атм. Поэтому когда их достают из глубины, они взрываются из-за высокого внутреннего давления. То же произошло бы и с человеком в безвоздушном пространстве (в космосе).

Фильм по теме «Атмосферное давление и самочувствие человека».

Из истории открытия знаний о весе, давлении воздуха и изобретении барометра

О том, как измерить атмосферное давление, догадался итальянский математик и физик, выпускник иезуитского колледжа Э. Торричелли. Вместе с В. Вивиани – юным учеником Галилея – он провёл опыты по его измерению. Торричелли тоже был одним из последних учеников Галилея, и основываясь на его догадках доказал, что воздух имеет вес и оказывает давление.

Эванжелиста Торричелли и его барометр.
Автор: Saperaud~commonswiki

Торричелли впервые открыто выступил против догм Аристотеля. Рассуждая о насосе, он заявил, что

«прежде всего вода поднимается вслед за поршнем вовсе не потому, что «природа боится пустоты», просто воду гонит в насос давление, которое оказывает воздух на поверхность реки. В трубе же насоса, под поршнем, воздуха нет, поэтому вода входит в неё до тех пор, пока вес водяного столба в трубе насоса не уравновесит наружное давление воздуха».

Но доказал он это немного позже. Предложенный им опыт был осуществлён в 1643 г. В этом опыте использовалась запаянная с одного конца стеклянная трубка длиной около 1 м. Её наполняли ртутью и, закрыв пальцем (чтобы ртуть не выливалась раньше времени), перевернув, опускали в широкую чашку со ртутью.

Часть ртути из трубки выливалась, и в её верхней части образовывался вакуум (первая настоящая пустота, обнаруженная на Земле – Торричеллиева пустота). При этом высота столба ртути в трубке оказалась равной примерно 760 мм (если отсчитывать её от уровня ртути в чашке). Воздух давил на ртуть чашки и не давал вылиться из трубки.

Учёный также догадался, что давление атмосферы связано с изменением погоды. Наблюдая за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли заметил, что атмосферное давление непостоянно и зависит от «теплоты или холода». Столбик в трубке то опускался, то поднимался, указывая на нужное деление шкалы. Вот почему в качестве одной из единиц давления взят миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.). Тяжесть по-гречески «барос», и прибор Торричелли стали называть барометром.

Принцип действия барометра Торричелли

О давлении и весе воздуха почти одновременно с Торричелли догадался и другой известный учёный того времени – Декарт. Он объяснил, почему из продырявленного на дне флакона при закрытой крышке духи не вытекают, а при открытой вытекают, именно разностью в давлении воздуха на разные площади поверхности. Когда крышка флакона закрыта, поверхностное натяжение воды на небольшом отверстии способно удерживать жидкость во флаконе. При открытой крышке оно преодолевается силой давления воздуха и духи начинают вытекать. Декарт выдвинул гипотезу, что с высотой воздух становится реже, а значит, должно уменьшаться и его давление.

Уже после опытов Торричелли Декарт поручил талантливому французскому математику и физику Блезу Паскалю проверить его догадку – верно ли, что давление с высотой убывает. Для этого он должен был подняться в горы с трубкой Торричелли. Опустившийся вниз столбик ртути на высоте горы Пюи де Дом подтвердили гипотезы Торричелли и Декарта.

Паскаль сделал вывод:

«законы давления жидкостей, известные ещё со времён славного Архимеда и развитые голландцем Симеоном Стевином, во многом справедливы и для воздуха». 

Давление воздуха не замечается человеком, потому что по законам давления в жидкостях и газах оно направлено и в стороны, и вниз.

Как измеряют атмосферное давление?

Барометр Торричелли используют до сих пор. Этот простой прибор помогает определить примерную высоту над уровнем моря. Альпинисты берут его с собой высоко в горы. Барометр – обязательный прибор кабины каждого летательного аппарата, будь то самолёт или спутник Земли. В наши дни его «братья» спускаются и на дно морей. Из высотомеров они превратились в глубиномеры.

За три с лишним века барометры изменились: стали автоматическими, самозаписывающими, научились управлять другими механизмами.

Ртутный барометр измеряет атмосферное давление с наибольшей точностью

Старые ртутные барометры.
Автор: GianniG46

На метеорологических станциях давление атмосферного воздуха измеряют всё те же ртутные барометры, так как они обладают наибольшей точностью. Они работают по тому же принципу, что и изобретение Торричелли.

При измерении величины давления вводят поправки на температуру, так как при повышении температур, ртуть и шкала барометра расширяются. На практике пользуются готовой таблицей поправок, которая сразу же даёт нужную величину.

Мембранные барометры

Для измерения атмосферного давления применяют также мембранные манометры. Простейший мембранный манометр показан схематически на рис 1.

Рис. 1. Мембранный барометр

Тонкая упругая пластинка-мембрана 1 герметически закрывает коробку 2, из которой откачана часть воздуха. С мембраной соединён указатель 3, поворачивающийся около О на угол, зависящий от степени прогиба мембраны, которая в свою очередь зависит от разности измеряемой силы давления воздуха вне коробки и внутри коробки.

Такие манометры называют барометрами-анероидами. Их градуируют и выверяют по ртутному барометру. Они менее точны, зато более удобны в обращении, поскольку не содержат ртути. При определении давления анероидом вносятся три поправки (на шкалу, на температуру и дополнительная на прибор), указанные в сертификате прибора. Анероид может давать надежные показания только в том случае, если он время от времени подвергается тщательной проверке.

Барометр-анероид.
Изображение Wolfgang Eckert с сайта Pixabay

Анероид может быть градуирован непосредственно на высоту атмосферы. Такие анероиды называют альтиметрами; или высотомерами, они используются в авиалайнерах и позволяют пилоту контролировать высоту полёта.

Атмосферное давление

Одна из удивительных особенностей жизни на Земле заключается в том, что фактически мы находимся на дне огромного воздушного океана. Этот океан воздуха называется «атмосфера» и состоит в основном из газов без цвета и запаха. Иными словами можно сказать, что атмосфера — это газовая оболочка Земли.

Почему мы не замечаем давления воздуха?

Сила всемирного тяготения притягивает все к Земле, в том числе и атмосферу — газовую оболочку планеты. При этом верхние слои атмосферы давят на нижние. Так и возникает атмосферное давление. Трудно поверить, но на небольшой стол размером 1x1 м действует давление, равное давлению, производимому 10 автомобилями. Если это действительно так, то почему же стол не ломается от такой тяжести?

На каждый квадратный сантиметр поверхности нашего тела воздух оказывает давление, приблизительно равное тому, какое оказывает груз массой 1 кг.

Этого не происходит, так как атмосферное давление передается во всех направлениях, а не только вниз. Более того, насколько ты помнишь, согласно третьему закону Ньютона, на этот стол действует такая же сила, но только снизу. И атмосферное давление уравновешивается этой силой.

Известно, что воздух давит на каждого из нас с силой, равной давлению груза массой более 15 т! Это масса трех больших грузовиков! Почему же наши тела не разрушаются под действием атмосферного давления? Дело в том, что воздух внутри каждого нашего органа также находится под давлением. И внутреннее давление воздуха уравновешивает давление, действующее на наше тело снаружи.

Мы не можем жить без атмосферного давления!

Странно, но факт: мы действительно не можем жить без атмосферного давления! Даже сейчас, когда ты читаешь эту статью, твое тело использует атмосферное давление, чтобы перемещать воздух в легкие и из них. Это говорит о том, что благодаря атмосферному давлению мы можем дышать.

Как же мы дышим?

Диафрагма — самая важная мышца при вдохе. Она попеременно сокращается и расслабляется, при этом изменяются объем легких и внутреннее давление в них. Когда объем легких увеличивается, то давление  в них снижается, т.е. оно становится ниже атмосферного, и воздух начинает поступать в легкие. Так происходит вдох. При повышении давления в легких воздух выходит. Это выдох.

Диафрагма во время дыхания

Как измерить атмосферное давление?

В середине XVII в. выдающийся итальянский математик и физик Эванджелиста Торричелли проделал следующий опыт. Он взял стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, и заполнил ее ртутью. Затем перевернул трубку и опустил ее в чашку с ртутью. Как выяснилось, некоторое количество ртути вылилось в чашку, а высота оставшегося в трубке столба ртути составила 760 мм. При этом над поверхностью ртути в трубке образовалось безвоздушное пространство.

Торричелли объяснил это явление следующим образом. На поверхность ртути в чашке действует атмосферное давление, которое передается в трубку. В связи с тем, что ртуть находится в равновесии, атмосферное давление равно давлению, которое создается весом столба ртути в трубке.

Изменение атмосферного давления

Торричелли также обратил внимание, что уровень столба ртути не находится на одном месте, он меняется: либо повышается, либо понижается. На основании своих ежедневных наблюдений ученый сделал вывод о том, что если давление повышается, то столб ртути в трубке также повышается, и наоборот. Как правило, колебания атмосферного давления связаны с изменениями погоды. Если давление падает, то следует ожидать дождь и ветер. В случае повышения давления ожидается улучшение погоды, а зимой — еще и похолодание.

Барометр

Прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления, называется «барометр».

Торричелли изобрел ртутный барометр, в котором в качестве измерителя атмосферного давления служит столбик ртути. Такие барометры используются до сих пор.

Однако в настоящее время чаще применяются более современные безжидкостные приборы, так называемые анероидные барометры.

Высота ртути в трубке, равная 760 мм, принята за эталон нормального атмосферного давления, которое можно измерять высотой ртутного столба (в мм). Когда говорят, что атмосферное давление равно, например, 755 мм ртутного столба (мм рт. ст.), это означает, что воздух производит такое же давление, что и столб ртути высотой 755 мм рт. ст.

Как мы реагируем на изменения атмосферного давления?

Наш организм приспособлен для проживания в условиях нормального атмосферного давления, и, к сожалению, любые изменения внешнего давления сказываются на нашем самочувствии.

Ты уже знаешь, что нормальным атмосферным давлением для человека считается давление 760 мм рт. ст. Однако такие показатели барометр фиксирует не так часто. Это связано с тем, что давление на поверхности Земли непостоянно и неравномерно. Величина атмосферного давления зависит от времени суток, поры года и различных географических условий. Как правило, суточные колебания давления — не более 4—5 мм. Такую незначительную разницу мы не замечаем и хорошо переносим.

У людей, живущих в Перуанских Андах на высоте 4500 м над уровнем моря, акклиматизация начинается с раннего детства. Даже их внутренние органы приспосабливаются к местным условиям. Так, размер грудной клетки жителя гор гораздо больше, чем человека, живущего на равнине

Давление на высоте

Ты уже знаешь, что верхние слои атмосферы оказывают давление на нижние. Это означает, что у поверхности Земли воздух максимально сжат. Однако чем выше мы поднимаемся над Землей, тем меньше становится слоев воздуха, которые сжимают нижние слои, и соответственно, уменьшается давление. Именно такие перепады давления мы сразу же ощущаем на себе.

Запомни: чем больше высота, тем меньше атмосферное давление

Почему мы это ощущаем

На земле давление воздуха в барабанной полости уха равно нормальному атмосферному давлению. А при наборе самолетом высоты давление снижается, и возникает разница давлений, т.е. наша ушная перепонка оказывается вдавленной. Именно поэтому мы и ощущаем заложенность в ухе.

Наиболее знакомый пример — «закладывание» ушей в самолете при взлете. Как облегчить это состояние? Есть варианты:

1. Широко открыть рот.
2. Сделать несколько глотательных движений.

Перепады давления в горах

В горах на высоте 2500—3000 м над уровнем моря атмосферное давление гораздо ниже, чем у подножия. В таких условиях из-за разницы давления внутри организма и атмосферного давления наш организм подвергается значительному стрессу. Более того, не исключено появление признаков горной болезни: могут возникнуть боль в ушах, затруднение дыхания, тошнота и слабость.

У тренированных альпинистов и людей, постоянно проживающих в горной местности, такое недомогание встречается крайне редко. Это связано с тем, что их организм уже приспособился к условиям пониженного давления.

Давление под водой и под землей

Представители некоторых профессий вынуждены работать в условиях пониженного давления воздуха. Это шахтеры, водолазы и рабочие кессонов — специальных конструкций, используемых для постройки мостов и других водных сооружений. Опускаясь в глубокую шахту, шахтеры испытывают на себе действие повышенного атмосферного давления. В очень глубоких шахтах оно может достигать около 850 мм рт. ст.

Давление под водой также намного превышает атмосферное. Так, например, при погружении на глубину около 100 м на водолаза будет действовать давление, которое больше атмосферного приблизительно в 10 раз!

Сложности работы водолаза

Погружение на глубину возможно только в специальных водолазных костюмах, причем резиновый скафандр используется для погружения не более чем на 40 м. Работать на больших глубинах можно только в жестком скафандре, который принимает на себя все давление воды

При длительном нахождении водолаза в условиях высокого давления воды часть воздуха, которым он дышит, растворяется в крови. При этом азот, содержащийся в воздухе, организмом не используется, а накапливается в крови. Во время подъема на поверхность азот выделяется в виде пузырьков, которые могут закупорить кровеносные сосуды. Для того чтобы не допустить возникновения этих проблем, водолаза поднимают очень медленно!

Если в течение часа водолаз работал на глубине 30 м, то выход на поверхность осуществляется в течение часа, а если тот же час водолаз провел на глубине 60 м, то подъем длится 6 часов!

Поделиться ссылкой

Какое нормальное атмосферное давление воздуха

Атмосферное давление

Вспомните из курса природоведения, что называют атмосферным давлением.

Понятие об атмосферном давлении.

Воздух невидимое и легкое. Однако и оно, как и всякая вещество, имеет массу и вес. Поэтому оно оказывает давление на земную поверхность и на все тела, на ней находятся.

Это давление определяется весом столба воздухавысотой с всю атмосферу — от земной поверхности до самой ее верхней границы.

Установлено, что такой столб воздуха давит на каждый 1 см2 поверхности ссилой в 1 кг 33 г (соответственно на 1 м2 — Более 10 т!)

Итак, атмосферное давление — Это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на все предметы на ней.

Поверхность тела человека составляет в среднем 1,5 м2. Согласно воздуха давить на нее весом в 15 т. Такое давление способно раздавитьвсе живое.

Почему же мы его не ощущаем? Это связано с тем, что внутричеловеческого организма также существует давление — внутренний, и он равно атмосферному.Если это равновесие нарушается, человек чувствует себя плохо.

Измерение атмосферного давления.

Атмосферное давление измеряют с помощью специального прибора — барометра. В переводе с греческого это слово означает «Измеритель тяжести».

На метеостанциях используют ртутный барометр. Основная его часть — стеклянная трубка длиной 1м, запаянная с одного конца. В нее налито ртуть — тяжелый жидкий металл.

Открытым концом трубка погружена в широкую чашу, также заполненную ртутью. При переворачивании ртуть из трубки вылилась только до определенного уровня и остановилась.

Почему же онаостановилась, а не вылилась вся? Потому что воздух оказывает давление на ртуть в чаше и невыпускает ее всю из трубки.

Если атмосферное давление уменьшается, то ртуть в трубке опускается и наоборот. По высоте столба ртути в трубке, на которую нанесена шкала,определяют величину атмосферного давления в миллиметрах.

На параллели 450 на уровне моря притемпературе воздуха 0 0С под давлением воздуха столбик ртутиподнимается в трубке на высоту 760 мм. Такое давление воздуха считается нормальным атмосферным давлением.

Если столб ртути в трубке поднимается выше 760 мм, то давление повышенный, Ниже — снижен.Следовательно, давление столба воздуха всей атмосферы уравновешивается весом столба ртутивысотой 760 мм.

В походах и экспедициях пользуются более удобнымприбором — барометром-анероид.»Анероид» в переводе с греческого означает «безридинний»:в нем нет ртути. Главной его частью является металлическая упругая коробочка, из которойскачали воздуха. Это делает ее очень чувствительной к изменениям давления извне.

Приповышенные давления она сжимается, при снижении — расширяется. Эти колебаниячерез особый механизм передаются стрелке, которая указывает на шкале величинуатмосферного давления в миллиметрах ртутного столба.

Зависимость давления от высоты местности и температуры воздуха.

Атмосферное давление зависит от высоты местности. Чем выше уровняморя, тем давление воздуха меньше. Он снижается, так как с поднятием уменьшаетсявысота столба воздуха, который давит на земную поверхность.

Кроме того, с высотой давление падает еще и потому, что уменьшается плотность самого воздуха. На высоте 5 кматмосферное давление снижается наполовину по сравнению с нормальным давлением на уровнеморя. В тропосфере с подъемом на каждые 100 м давление уменьшается примерно на 10мм рт. ст.

Зная, как изменяется давление, можно вычислить иабсолютное и относительное высоту места. Существует и особый барометр — высотомер, В котором наряду со шкалойатмосферного давления, есть и шкала высот.

Итак, для каждой местности будет характерен свой нормальное давление: на уровне моря — 760 мм рт.века, в горах в зависимости от высоты — ниже. Например, для Киева, лежащейна высотах 140-200 м над уровнем моря, нормальным будет среднее давление 746 мм рт. ст.

Атмосферное давление зависит и от температуры воздуха.При нагревании объем воздуха увеличивается, оно становится менее плотным и легким.

За этого уменьшается и атмосферное давление. При охлаждении происходят обратныеявления. Следовательно, с изменением температуры воздуха непрерывно меняется и давление.

В течение суток он дважды повышается (утром и вечером) и дважды снижается (После полудня и после полуночи). Зимой, когда воздух холодный и тяжелое, давлениевыше, чем летом, когда оно более теплоеи легкое.

Итак, за изменением давления можно предсказать изменения погоды. Снижение давленияуказывает на осадки, повышение — на сухую погоду. Изменение атмосферного давления влияети на самочувствие людей.

Распределение атмосферного давления на Земле.

Атмосферноедавление, как и температура воздуха, распределяется на Земле полосами: различаютпояса низкого и высокого давления. Их образование связано с нагревом иперемещением воздуха.

Над экватором воздух хорошо прогревается. От этогооно расширяется, становится менее плотным, а потому легче. Легче воздуха поднимаетсявверх — происходит восходящее движение воздуха. Поэтому там у поверхности Землитечение года устанавливается пояснизкого давления. Над полюсами, где в течение года температуры низкие, воздухохлаждается, становится более плотным и тяжелым.

Поэтому оно опускается -происходит нисходящее движение воздух — и увеличивается давление. Поэтому уполюсов образовались поясавысокогодавления. Воздух, поднявшееся над экватором, растекаетсяк полюсам.

Но, не доходя до них, на высоте оно охлаждается, становится тяжелееи опускается на параллелях 30-350 в обоих полушариях. Как следствие — тамобразуются поясавысокого давления. В умеренных широтах, на параллелях 60-650обоих полушарий образуются пояса низкого давления.

Таким образом, наблюдается тесная зависимость атмосферногодавления от распределения тепла и температур воздуха на Земле, когда восходящие инисходящие движения воздуха обуславливают неравномерное нагревание земной поверхности.

Вопросы и задания

1. Определите, сколько весит воздух, находящийсяв классе, если его длина 8 м, ширина 6 м, высота 3 м.

2. Почему атмосферное давление уменьшается с высотой?

3. Почему изменяется давление в одном и том жеместе? Как влияет на это изменение температуры воздуха?

4. Определите, примерно относительная высота горнойвершины, если у подошвы горы барометр показывает 720 мм, а на вершине — 420 мм.

5. Как распределяется атмосферное давление на Земле?

6. Вспомните, какая абсолютная высота вашейместности. Вычислите, который атмосферное давление можно считать нормальным для вашегоместности.

С какой силой атмосфера давит на человека?

Если сравнить это давление с грузом, какой вес каждый из нас носит на себе?

Атмосфера давит на человека с давлением (не с силой) в 1 атмосферу, уж простите за каламбур.

1 атм = 9,82 н/см2.

А вот все сравнения этого давления с грузом абсолютно некорректны. Человек не носит на себе столб воздуха и не испытывает силы, сдавливающей его.

По закону Паскаля давление в жидкостях и газах на данной глубине действует во всех направлениях одинаково, поэтому сила, давящая на человека сверху, уравновешивается силой, давящей на человека снизу (там ведь тоже воздух и с таким же давлением) .

Если быть абсолютно точным, то равнодействующая всех сил, действующих на человека со стороны атмосферы (она весьма невелика, около 0,6 н) , направлена как раз вверх, это Архимедова сила.

Давление внутри человека немного больше атмосферного (нормальное, как Вы, вероятно, знаете, ок. 120мм. рт. ст, в то время как атмосфера -760 мм. рт. ст.) . Так что, опять же, мы не сдавлены снаружи, а раздуты изнутри.

Атмосфера давит на человека с давлением (не с силой) в 1 атмосферу, уж простите за каламбур.

1 атм = 9,82 н/см2.

А вот все сравнения этого давления с грузом абсолютно некорректны.

Человек не носит на себе столб воздуха и не испытывает силы, сдавливающей его. По закону Паскаля давление в жидкостях и газах на данной глубине действует во всех направлениях одинаково, поэтому сила, давящая на человека сверху, уравновешивается силой, давящей на человека снизу (там ведь тоже воздух и с таким же давлением) .

Если быть абсолютно точным, то равнодействующая всех сил, действующих на человека со стороны атмосферы (она весьма невелика, около 0,6 н) , направлена как раз вверх, это Архимедова сила.

Давление внутри человека немного больше атмосферного (нормальное, как Вы, вероятно, знаете, ок. 120мм. рт. ст, в то время как атмосфера -760 мм. рт. ст.) . Так что, опять же, мы не сдавлены снаружи, а раздуты изнутри.

• У поверхности Земли на 1 см2 площади атмосфера давит с силой, равной 1033 г, а на 1 м2 — уже 10333 кг.

Таким образом, тело взрослого человека испытывает тяжесть, равную 12-15 тыс. кг, или 12-15 т, а ладонь его руки — 150 кг. Однако этой тяжести человек не ощущает, так как внешнее давление уравновешивается давлением воздуха внутри тела.

Жизнь на Земле приспособлена именно к этому давлению, поэтому при подъеме на большие высоты самочувствие человека ухудшается не только из-за недостатка кислорода, но и низкого давления.

точно не помню но у Перельмана в Занимательной физике этот вопрос наглядно разбирался

смотря на какой глубине, на возвышеностях или в горах. чем глубже тем давление больше, а чем выше тем его меньше.

1,5 — 2 тонны (масса), а вес 15-20 т.

Исходя из формулы p=F/S, где p — атмосферное давление, F=mg — сила, S-площадь.

Атмосферное давление — давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле.

В 1643 Эванджелиста Торричелли показал, что воздух имеет вес. Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя трубку Торричелли (первый ртутный барометр) , — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм.

На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов) , в которых господствует пониженное давление.

Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 684 — 809 мм рт. ст.

Нормальным атмосферным давлением называют давление в 760 мм рт. ст. на уровне моря при температуре 15 °C. (Международная стандартная атмосфера — МСА) (101 325 Па) .

Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы.

Зависимость давления от высоты описывается т. н. барометрической формулой. Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа, называется барической (барометрической) ступенью.

У земной поверхности при давлении 1000 гПа и температуре 0 °С она равна 8 м/гПа. С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает, т. е. она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению.

Величина, обратная барической ступени, — вертикальный барический градиент, т.е. изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре 0 °C и давлении 1000 гПа он равен 12,5 гПа.

На картах давление показывается с помощью изобар — линий, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря.

Атмосферное давление измеряется барометром.

В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление ровно 100 кПа.

Чему равно среднее атмосферное давление

Самочувствие многих людей зависит от погодных условий. В таком случае говорят о метеозависимости. Что означает среднее атмосферное давление и как влияет на здоровье жителей? Как минимизировать последствия его колебаний? Что считается нормой?

Стандартное состояние

Под атмосферным давлением понимают вес воздуха, давящего на тело человека и иные предметы на земной поверхности. Этот коэффициент составляет 1,033 кг на 1 см³. Наша масса ежеминутно контролируется 10-15 тоннами газа.

Средне нормальное атмосферное давление при температуре 0 °С достигает отметки в 760 мм ртутного столба. Конкретные значения являются стандартом. Давление измеряется на уровне моря, поэтому оно считается нормой. Бывает, говорят: «Одна атмосфера» или «Три атмосферы». В последнем варианте давление назвать нормой никак нельзя, поскольку оно превышает средние показатели в 3 раза. Под атмосферой подразумевают стандартную отметку.

Давление не стабильно, оно колеблется каждый день. Его показатели зависят от погоды, рельефа, уровня над морем, времени суток и года, климата. Давление изменяется из-за распространения в атмосферном слое волн различной природы от звуковых до синоптических.

Незначительные перемены в 2-3 деления ртутного столба не отражаются на самочувствии. Перепад в 5-10 единиц приводит к болезненным состояниям. Скачки, превышающие предыдущие показатели в несколько раз, могут привести к летальному исходу. Так, в горном ландшафте при подъеме на высоту сознание теряется при падении давления на 30 единиц.

Природа позаботилась о том, чтобы организм человека был гибким и смог подстроиться под любые условия. Акклиматизация тому яркий пример. Однако не все люди могут безболезненно пережить смену климатических условий. Например, жители гор не способны адаптироваться к погоде в низине.

Измерение атмосферного давления

Этот параметр можно измерять в паскалях, барах, миллиметрах ртутного столба. Последняя единица применяется в барометре. Как и сам прибор, такое название единицы измерения давления является понятным для простых обывателей. Поэтому они знают, чему равно среднее атмосферное давление при фиксировании данных барометром.

В физике прибегают к паскалям. Нормой в данном случае выступает 101 325 Па = 760 мм. Последней единицей измерения является 1 бар = 100 000 Па. Стандартом выступает 1,01325 бара.

Влияние атмосферного давления на погоду

Поскольку среднее атмосферное давление варьируется до низких и высоких показателей, можно сказать, какая погода ожидается в ближайшие несколько дней. Подобный прогноз не отличается особенной точностью. Все зависит от многих параметров. Точный прогноз затруднителен и по той причине, что для каждого региона планеты среднее атмосферное давление разнится.

Любой человек может сориентироваться и сказать, какая погода ожидается. Если давление опускается ниже среднего показателя, то скоро будут дождливые и пасмурные дни. Солнечная погода наступает при повышении параметра.

В зимнее время ситуация кардинально меняется. При пониженном давлении ожидается потепление и возможные осадки (снег). Повышение параметра – залог ясной погоды, соответственно, будет морозно.

Давление и человек

Нормальный, пониженный или повышенный показатель давления – весьма условные определения. Люди могут привыкнуть и приспособиться ко всему. Важнее наблюдать за динамикой и амплитудой перепадов.

В городах-миллионниках атмосферное давление рассматривается как вариативная величина из-за большого скопления небоскребов. Такой тип зданий можно сравнить с горой. Чем больше человек спускается и поднимается на скоростном лифте, тем острее он реагирует на перепады давления.

Врачи утверждают, что давление в среднем ухе соответствует атмосферному. Как еще связан погодный показатель со здоровьем человека?

Метеозависимость

Если среднее значение атмосферного давления колеблется более чем на 1 единицу за 3 часа, то здоровый, крепкий организм получает стресс. У любого метеозависимого человека проявляются симптомы: сонливость, мигрень, усталость. Среди наиболее чувствительных людей - пациенты с заболеваниями сердечно-сосудистой, нервной, дыхательной систем. Пожилые остро реагируют на незначительные колебания.

Чтобы минимизировать метеоуязвимость, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

• следить за прогнозом погоды;
• консультироваться с врачом;
• высыпаться;
• наладить режим сна;
• сбалансировать график питания и пищевые привычки;
• пить витамины;
• гулять длительное время на свежем воздухе;
• не перенапрягаться;
• купить барометр и следить за колебаниями ртутного столба.

Группы риска

При пониженном атмосферном давлении в группу риска входят гипотоники и люди с нарушенными функциями дыхания. Из-за подобных перепадов у них чаще всего случаются приступы и обострение симптомов. Риск получения гипотонического криза возрастает.

При повышенном атмосферном давлении страдают гипертоники и люди с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. В такие дни вероятность слечь с инфарктом или инсультом возрастает.

Из-за колебаний ртутного столба в организме раздражаются барорецепторы. Нервные окончания сигнализируют мозгу об ухудшении самочувствия из-за изменений погоды.

Колебания атмосферного давления ухудшают самочувствие пациентов:

• с заболеваниями дыхательной системы: плевритом, бронхитом, астмой, травмами грудной клетки;
• сердечно-сосудистыми недугами: гипер- и и гипотонией, атеросклерозом;
• хроническими заболеваниями органов уха и обоняния: гайморитом, отитом, фронтитом;
• нарушением мозговой деятельности: повышенным внутричерепным давлением и травмами;
• болезнями опорно-двигательного аппарата: ревматизмом, артрозом, остеохондрозом.

Симптоматика заболеваний при низком или высоком атмосферном давлении

Признаки ухудшения здоровья зависят от того, какое среднее атмосферное давление в конкретный момент времени.

При пониженном показателе у человека наблюдаются:

• снижение артериального давления;
• сонливость, апатичное состояние;
• понижение пульса;
• трудности с дыхательной системой;
• головокружение и мигрени;
• тошнота;
• проблемы в ЖКТ;
• головные боли;
• утомляемость.

При повышенном атмосферном давлении у человека проявляется следующая симптоматика:

• появление красноты на лице;
• повышение артериального давления;
• шум в ушах;
• повышение пульса;
• черные точки перед глазами;
• тошнота;
• пульсация в височной области;
• головокружение.

Рекомендации по улучшению самочувствия

Если среднее атмосферное давление резко упало или повысилось, метеозависимым людям приходится нелегко. Следующие советы помогут минимизировать ущерб от погоды и справиться с внутренним дискомфортом:

• примите с утра контрастный душ;
• гипотоники и люди с легкой степенью гипертонии могут выпить чашку некрепкого кофе;
• в течение дня в качестве напитка приоритетным выступает зеленый чай с лимоном;
• количество соли нужно уменьшить;
• сделать посильные физические упражнения;
• для отдыха и расслабления вечером выпить отвары успокаивающих трав, ромашки с медом или таблетку глицина.

Перепады атмосферного давления становятся причиной нарушения психического состояния. Появляются тревога и раздражение, бессонница или беспокойный отдых.

По статистике, резкие перепады атмосферного давления приводят к увеличению аварий и правонарушений, чрезвычайным происшествиям на производстве.

Физика (7 класс)/Давление — Викиверситет

Давление. Единицы давления.

Человек на лыжах, и без них.

По рыхлому снегу человек идёт с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Но, надев лыжи, он может идти, почти не проваливаясь в него. Почему? На лыжах или без лыж человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхности, на которую давит человек, с лыжами и без лыж. Площадь поверхности лыж почти в 20 раз больше площади подошвы. Поэтому, стоя на лыжах, человек действует на каждый квадратный сантиметр площади поверхности снега с силой, в 20 раз меньшей, чем стоя на снегу без лыж.

Ученик, прикалывая кнопками газету к доске, действует на каждую кнопку с одинаковой силой. Однако кнопка, имеющая более острый конец, легче входит в дерево.

Значит, результат действия силы зависит не только от её модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, к которой она приложена (перпендикулярно которой она действует).

Этот вывод подтверждают физические опыты.

Опыт.Результат действия данной силы зависит от того, какая сила действует на единицу площади поверхности.

По углам небольшой доски надо вбить гвозди. Сначала гвозди, вбитые в доску, установим на песке остриями вверх и положим на доску гирю. В этом случае шляпки гвоздей лишь незначительно вдавливаются в песок. Затем доску перевернем и поставим гвозди на острие. В этом случае площадь опоры меньше, и под действием той же силы гвозди значительно углубляются в песок.

Опыт. Вторая иллюстрация.

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия этой силы.

В рассмотренных примерах силы действовали перпендикулярно поверхности тела. Вес человека был перпендикулярен поверхности снега; сила, действовавшая на кнопку, перпендикулярна поверхности доски.

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.

Чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности:

давление = сила / площадь.

Обозначим величины, входящие в это выражение: давление - p, сила, действующая на поверхность, - F и площадь поверхности - S.

Тогда получим формулу:

p = F/S

Понятно, что бóльшая по значению сила, действующую на ту же площадь, будет производить большее давление.

За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м² перпендикулярно этой поверхности.

Единица давления - ньютон на квадратный метр ( 1 Н / м² ). В честь французского ученого Блеза Паскаля она называется паскалем (Па). Таким образом,

1 Па = 1 Н / м².

Используется также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа).

1 кПа = 1000 Па;

1 гПа = 100 Па;

1 Па = 0,001 кПа;

1 Па = 0,01 гПа.

Пример. Рассчитать давление, производимое на пол мальчиком, масса которого 45 кг, а площадь подошв его ботинок, соприкасающихся с полом, равна 300 см².

Запишем условие задачи и решим её.

Дано: m = 45 кг, S = 300 см²; p = ?

В единицах СИ: S = 0,03 м²

Решение:

p = F/S,

F = P,

P = g·m,

P = 9,8 Н · 45 кг ≈ 450 Н,

p = 450/0,03 Н / м² = 15000 Па = 15 кПа

'Ответ': p = 15000 Па = 15 кПа

Способы уменьшения и увеличения давления.

Тяжелый гусеничный трактор производит на почву давление равное 40 - 50 кПа, т. е. всего в 2 - 3 раза больше, чем давление мальчика массой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется на бóльшую площадь за счёт гусеничной передачи. А мы установили, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.

В зависимости от того, нужно ли получить малое или большое давление, площадь опоры увеличивается или уменьшается. Например, для того, чтобы грунт мог выдержать давление возводимого здания, увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей и шасси самолетов делают значительно шире, чем легковых. Особенно широкими делают шины у автомобилей, предназначенных для передвижения в пустынях.

Тяжелые машины, как трактор, танк или болотоход, имея большую опорную площадь гусениц, проходят по болотистой местности, по которой не пройдет человек.

С другой стороны, при малой площади поверхности можно небольшой силой произвести большое давление. Например, вдавливая кнопку в доску, мы действуем на нее с силой около 50 Н. Так как площадь острия кнопки примерно 1 мм², то давление, производимое ею, равно:

p = 50 Н/ 0, 000 001 м² = 50 000 000 Па = 50 000 кПа.

Для сравнения, это давление в 1000 раз больше давления, производимого гусеничным трактором на почву. Можно найти еще много таких примеров.

Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается. Заточенный край острого лезвия имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это зубы, когти, клювы, шипы и др. - все они из твердого материала, гладкие и очень острые.

Давление

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. Опыт. Здесь мы узнаем, что газ давит на стенки сосуда по всем направлениям одинаково.

Мы уже знаем, что газы, в отличие от твердых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором находятся. Например, стальной баллон для хранения газов, камера автомобильной шины или волейбольный мяч. При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона, камеры или любого другого тела, в котором он находится. Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твердого тела на опору.

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ. Молекул в газе много, поэтому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см² за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, — оно и создает давление газа.

Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

Рассмотрим следующий опыт. Под колокол воздушного насоса поместим резиновый шарик. Он содержит небольшое количество воздуха и имеет неправильную форму. Затем насосом откачиваем воздух из-под колокола. Оболочка шарика, вокруг которой воздух становится все более разреженным, постепенно раздувается и принимает форму правильного шара.

Как объяснить этот опыт?

Для хранения и перевозки сжатого газа используются специальные прочные стальные баллоны.

В нашем опыте движущиеся молекулы газа непрерывно ударяют о стенки шарика внутри и снаружи. При откачивании воздуха число молекул в колоколе вокруг оболочки шарика уменьшается. Но внутри шарика их число не изменяется. Поэтому число ударов молекул о внешние стенки оболочки становится меньше, чем число ударов о внутренние стенки. Шарик раздувается до тех пор, пока сила упругости его резиновой оболочки не станет равной силе давления газа. Оболочка шарика принимает форму шара. Это показывает, что газ давит на ее стенки по всем направлениям одинаково. Иначе говоря, число ударов молекул, приходящихся на каждый квадратный сантиметр площади поверхности, по всем направлениям одинаково. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.

Попытаемся уменьшить объем газа, но так, чтобы масса его осталась неизменной. Это значит, что в каждом кубическом сантиметре газа молекул станет больше, плотность газа увеличится. Тогда число ударов молекул о стенки увеличится, т. е. возрастет давление газа. Это можно подтвердить опытом.

На рисунке а изображена стеклянная трубка, один конец которой закрыт тонкой резиновой пленкой. В трубку вставлен поршень. При вдвигании поршня объем воздуха в трубке уменьшается, т. е. газ сжимается. Резиновая пленка при этом выгибается наружу, указывая на то, что давление воздуха в трубке увеличилось.

Наоборот, при увеличении объема этой же массы газа, число молекул в каждом кубическом сантиметре уменьшается. От этого уменьшится число ударов о стенки сосуда - давление газа станет меньше. Действительно, при вытягивании поршня из трубки объем воздуха увеличивается, пленка прогибается внутрь сосуда. Это указывает на уменьшение давления воздуха в трубке. Такие же явления наблюдались бы, если бы вместо воздуха в трубке находился бы любой другой газ.

Итак, при уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

А как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объеме? Известно, что скорость движения молекул газа при нагревании увеличивается. Двигаясь быстрее, молекулы будут ударять о стенки сосуда чаще. Кроме того, каждый удар молекулы о стенку будет сильнее. Вследствие этого, стенки сосуда будут испытывать большее давление.

Следовательно, давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа, при условии, что масса газа и объем не изменяются.

Из этих опытов можно сделать общий вывод, что давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.

Для хранения и перевозки газов их сильно сжимают. При этом давление их возрастает, газы необходимо заключать в специальные, очень прочные баллоны. В таких баллонах, например, содержат сжатый воздух в подводных лодках, кислород, используемый при сварке металлов. Конечно же, мы должны навсегда запомнить, что газовые баллоны нельзя нагревать, тем более, когда они заполнены газом. Потому что, как мы уже понимаем, может произойти взрыв с очень неприятными последствиями.

Закон Паскаля.

Давление передается в каждую точку жидкости или газа. Давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар.

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды в стакане, чтобы вызвать движение воды. На реке или озере при малейшем ветерке появляется рябь.

Подвижностью частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку. Рассмотрим это явление подробнее.

На рисунке, а изображен сосуд, в кот

Давление. Атмосферное давление. Закон Паскаля. Закон Архимеда – FIZI4KA

1. Твёрдые тела оказывают давление на опору. На тело, стоящее на опоре, действуют сила тяжести ​\( \vec{F}_т=m\vec{g} \)​ и сила реакции опоры ​\( \vec{N} \)​ (рис. 55).

Если опора неподвижна, то это тело действует на неё с силой ​\( \vec{F} \)​, называемой силой давления и равной в этом случае по модулю силе тяжести: ​\( F=mg \)​.

Физическая величина, равная отношению силы давления ​\( F \)​ к площади поверхности ​\( S \)​ называется давлением и обозначается буквой ​\( p \)​:

\[ p=F/S \]

Единицей давления является 1 паскаль (1 Па):

\[ [\,p\,]=1Н/1м^2=1\,Н/м^2=1\,Па \]

Более крупная единица давления — килопаскаль.

\[ 1\, кПа = 1000\, Па \]

Как видно из формулы, давление на поверхность зависит от площади поверхности. Так, человек проваливается в снег при ходьбе по нему и спокойно перемещается на лыжах. В том случае, когда нужно увеличить давление на твёрдое тело, используют заострённые предметы, например, булавки, гвозди, ножи и т.п.

2. Жидкости и газы тоже оказывают давление на сосуд, в котором они находятся. Так, молекулы газа, находящегося в воздушном шаре, непрерывно движутся и при этом соударяются со стенками шара. Эти удары и вызывают давление газа на стенки шара и любого другого сосуда, в котором газ находится. Удар одной молекулы слаб, но внутри шара находится огромное число молекул, поэтому
их суммарное давление на стенки шара ощутимо.

Чем выше температура газа, чем с большей скоростью движутся молекулы и чем чаще и сильнее ударяются они о стенки сосуда, тем, следовательно, давление газа на стенки сосуда больше.

Если уменьшить объём газа в сосуде, не меняя его массу, то число молекул в единице объёма увеличится, увеличится и плотность газа. Число ударов молекул о стенки сосуда при этом возрастёт, следовательно, увеличится давление газа. При увеличении объёма газа при той же массе уменьшится его плотность и число ударов молекул о стенки сосуда. Давление уменьшится.

Таким образом, давление газа тем больше, чем выше его температура и меньше объём при неизменной массе. При повышении температуры и уменьшении объёма молекулы с большей силой и чаще ударяются о стенки сосуда.

3. Опыт показывает, что давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям. Если шар с отверстиями, соединённый с трубкой, внутри которой находится поршень, наполнить водой, а затем нажать на поршень, то можно заметить, что вода брызнет из всех отверстий. При этом струйки вытекающей воды будут примерно одинаковыми. Это говорит о том, что давление, которое мы создаём, действуя на воду, передаётся водой по всем направлениям одинаково. Тот же эффект можно наблюдать, если шар заполнить дымом. Дым тоже будет передавать производимое на него давление по всем направлениям одинаково.

То, что газы и жидкости передают давление по всем направлениям, объясняется подвижностью их молекул. Она проявляется в том, что слои и частицы жидкостей и газов могут свободно перемещаться друг относительно друга но разным направлениям. Благодаря подвижности молекул давление, которое оказывает поршень на ближайший к нему слой, передаётся последующим слоям. Молекулы газа и жидкости движутся хаотически, поэтому и их действие распределяется равномерно по всему объёму шара. Таким образом, давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям без изменения в каждую точку жидкости или газа. Это утверждение называется законом Паскаля.

4. Закон Паскаля находит применение в гидравлических машинах.

Основной частью любой гидравлической машины являются два соединенных между собой цилиндра разного диаметра. Цилиндры заполнены жидкостью, чаще всего маслом, и в них помещены поршни.

Пусть на большой поршень площадью ​\( S_1 \)​ действует сила ​\( F_1 \)​ (рис. 56). Эта сила будет оказывать на поршень давление ​\( p_1 \)​: ​\( p_1=F_1/S_1 \)​.

Это давление \( p_1 \) будет передаваться жидкости, находящейся под большим поршнем. Согласно закону Паскаля, давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям без изменения. Следовательно, давление будет передаваться жидкости, находящейся под меньшим поршнем, и на меньший поршень со стороны жидкости будет действовать давление ​\( p_2=p_1 \)​. Соответственно, на меньший поршень со стороны жидкости будет действовать сила ​\( F_2=p_2S_2 \)​, направленная вверх. Откуда ​\( p_2=F_2/S_2 \)​.

Чтобы жидкость и поршни находились в равновесии, на меньший поршень следует подействовать силой, равной по модулю силе ​\( F_2 \)​, направленной вертикально вниз. Для этого можно, например, положить на поршень груз.

Так как ​\( p_1=p_2 \)​, то ​\( F_1/S_1=F_2/S_2 \)​ или ​\( F_1/F_2=S_1/S_2 \)​.

Таким образом, гидравлическая машина даёт выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь большего поршня больше площади меньшего поршня.

Это означает, что с помощью некоторой силы, приложенной к малому поршню гидравлической машины, можно уравновесить существенно большую силу, приложенную к большему поршню.

Гидравлическая машина, так же как и любой простой механизм, даёт выигрыш в силе, но не даёт выигрыша в работе.

5. Твёрдые тела производят давление на опору вследствие действия на них силы тяжести. Поскольку на жидкости тоже действует сила тяжести, то и жидкости оказывают давление на дно сосуда. Это можно доказать экспериментально.

Если в трубку, дно которой затянуто плёнкой, налить воду, то плёнка заметно прогнётся. Это происходит потому, что на воду действует сила тяжести, и каждый слой воды давит на слои воды, лежащие ниже, и соответственно на дно сосуда.

Давление производится жидкостью не только на дно сосуда, оно существует внутри жидкости на любой её глубине. При этом производимое давление передаётся по закону Паскаля по всем направлениям одинаково.

Если в трубку с дном, затянутым плёнкой, добавить воды, то плёнка прогнётся сильнее. Это происходит потому, что увеличивается вес воды и соответственно давление воды на дно трубки. Таким образом, давление жидкости на дно сосуда тем больше, чем больше высота столба жидкости.

Если теперь в трубку до той же высоты налить масло, плотность которого меньше плотности воды, то плёнка прогнётся меньше, чем в том случае, когда в ней была вода (рис. 57 а). Это означает, что давление на дно сосуда тем больше, чем больше плотность жидкости.

Сила ​\( F \)​, с которой жидкость давит на дно, равна её весу ​\( P \)​. Вес жидкости ​\( P \)​ равен произведению её массы ​\( m \)​ и ускорения свободного падения ​\( g \)​: ​\( F=P=mg \)​.

Масса жидкости ​\( m \)​ равна произведению её плотности ​\( \rho \)​ и объёма ​\( V \)​: ​\( m=\rho V \)​, где ​\( V=Sh \)​ (рис. 57 б). Тогда ​\( F=mg=\rho V\!g=\rho Shg \)​.

Разделив вес жидкости (силу, с которой она давит на дно сосуда) на площадь дна, получим давление жидкости ​\( p \)​: ​\( p=F/S \)​ или ​\( p=\rho gSh/S \)​, т.е. ​\( p=\rho gh \)​

Давление жидкости на дно и стенки сосуда равно произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и высоты столба жидкости.

6. Два или более сосудов, соединённых между собой у дна, называются сообщающимися сосудами. Примерами сообщающихся сосудов могут служить гидравлические машины и жидкостный манометр. Самым простым сообщающимся сосудом, которым вы пользуетесь каждый день, является чайник.

Если две стеклянные трубки соединить резиновой трубкой (рис. 57 в), то получатся сообщающиеся сосуды. Наливая в одну трубку воду, можно заметить, что она будет перетекать и в другую трубку. При этом уровни воды в трубках будут все время одинаковы.

Можно поднять одну из трубок или наклонить ее, в любом случае друг относительно друга уровни воды или любой другой жидкости останутся одинаковыми, т.е. будут лежать в одной и той же горизонтальной плоскости.

Можно сделать вывод: в сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости всегда устанавливаются на одном уровне.

Это верно при условии, что давление на поверхность жидкости одинаково. При использовании сообщающихся сосудов в качестве жидкостного манометра именно по разности уровней жидкости в трубках можно судить о значении давления.

Объяснить то, что в сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне, можно следующим образом. Жидкость в сосудах не перемещается, следовательно, её давления в сосудах на одном уровне, в том числе и на дно, одинаковы. Она имеет одинаковую плотность, т.к. она однородная. Следовательно, в соответствии с формулой ​\( p=\rho gh \)​ высоты жидкости тоже одинаковы.

Если в одну трубку налить воду, а в другую масло, плотность которого меньше плотности воды, то уровень воды будет ниже, чем уровень масла в другой трубке (рис. 58).

Это объясняется тем, что давление жидкости на дно сосуда зависит от высоты столба жидкости и от её плотности. При одинаковом давлении, чем больше плотность жидкости, тем меньше высота её столба. Поскольку плотность масла меньше плотности воды, то столб масла выше столба воды. Жидкости, имеющие разную плотность, устанавливаются в сообщающихся сосудах на разных уровнях; во сколько раз плотность одной жидкости больше плотности другой, во столько раз меньше высота её столба.

7. Земля окружена воздушной оболочкой — атмосферой. Воздух, как и газы, входящие в состав атмосферы, имеет массу. Соответственно, на него действует сила тяжести, и он оказывает давление на поверхность Земли.

Давление воздушной оболочки на поверхность Земли и находящиеся на ней тела называется атмосферным давлением.

В существовании атмосферного давления легко убедиться на опытах. Если опустить в воду трубку с плотно прилегающим к её стенкам поршнем и поднимать поршень вверх, то вода будет подниматься по трубке вслед за поршнем.

Это происходит потому, что при подъёме поршня между ним и поверхностью воды образуется разреженное пространство. На поверхность воды в сосуде действует атмосферное давление, которое в соответствии с законом Паскаля передаётся по всем направлениям, в том числе и в направлении трубки. Оно и заставляет воду подниматься за поршнем.

Для расчёта атмосферного давления нельзя использовать формулу, по которой рассчитывается давление столба жидкости, так как для этого нужно знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но атмосфера не имеет определённой границы, а плотность воздуха изменяется с высотой. Однако атмосферное давление можно измерить.

Опыт по измерению атмосферного давления был предложен итальянским ученым Торричелли в XVII в. Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнили ртутью. Закрыв другой конец трубки, её перевернули и опустили в сосуд с ртутью. Затем этот конец трубки открыли, и часть ртути вылилась из неё в сосуд, а часть осталась в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, оказалась равной примерно 760 мм.

Объясняется это следующим образом: атмосферное давление действует на ртуть в сосуде, это давление передаётся по всем направлениям и действует на ртуть в основании трубки снизу вверх. Это давление уравновешивает давление столба ртути в трубке. Таким образом, атмосферное давление равно давлению, которое оказывает у основании трубки столб ртути высотой 760 мм. Это давление называют нормальным атмосферным давлением.

Если атмосферное давление выше нормального, то высота столба ртути больше, если — меньше нормального, то столб ртути опустится ниже.

Нормальное атмосферное давление равно 101 300 Па.

Атмосферное давление чаще выражают не в паскалях, а в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.). 1 мм рт.ст. = 133,3 Па.

Если к трубке в опыте Торричелли прикрепить шкалу и проградуировать её в миллиметрах, то получим прибор — ртутный барометр, с помощью которого можно измерять атмосферное давление.

В быту и технике для измерения атмосферного давления применяют более удобный в обращении металлический барометр, называемый анероидом.

Атмосферное давление зависит от высоты. Это объясняется тем, что воздух хорошо сжимаем, так же как и все газы. Верхние слои воздуха давят на лежащие ниже и сжимают их, соответственно плотность слоёв воздуха, а следовательно и давление, у поверхности Земли больше, чем на некоторой высоте от неё.

Так, в местности, лежащей на уровне моря, давление равно примерно 760 мм рт. ст., т.е. нормальному атмосферному. В горах оно выше. Измерения показывают, что на каждые 12 м подъёма атмосферное давление уменьшается примерно на 1 мм рт.ст.

8. Если подвешенный к пружине динамометра шарик опустить в сосуд с водой, то можно заметить, что показание динамометра уменьшится.

Точно так же можно изменить показания динамометра, если подействовать на шарик рукой снизу вверх. Следовательно, когда шарик опустили в воду, на него, помимо силы тяжести и силы упругости пружины динамометра, стала действовать сила, направленная вверх. Эту силу называют выталкивающей или архимедовой силой.

Выталкивающая сила возникает за счёт разности давления воды на нижнюю поверхность шарика и давления на его верхнюю поверхность, поскольку давление жидкости зависит от высоты её столба.

Сила давления ​\( F_1 \)​, действующая на верхнюю поверхность шарика, направлена вниз, сила давления \( F_2 \), действующая на нижнюю поверхность шарика, направлена вверх. Так как \( F_2 \) больше \( F_1 \), то результирующая этих двух сил, являющаяся выталкивающей силой, будет направлена вверх.

Выталкивающая сила тем больше, чем больше плотность жидкости, в которую погружено тело, и чем больше объём тела, погружённого в жидкость.

Опыт показывает, что выталкивающая сила ​\( F \)​ может быть вычислена по формуле: ​\( F=\rho gV \)​, где ​\( \rho \)​ — плотность жидкости, в которую погружено тело, ​\( V \)​ — объём погружённой части тела.

Выталкивающая сила равна произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и объёма погружённой части тела.

Этот закон называют законом Архимеда.

В воздухе, так же как и в любом другом газе, на тело действует выталкивающая сила. Она имеет ту же природу, что и выталкивающая сила, действующая на тело в жидкости. Её происхождение обусловлено разностью давлений на нижнюю и верхнюю грани тела. Однако, поскольку плотность газа намного меньше плотности жидкости, выталкивающая сила, действующая на тело, в газе меньше, чем в жидкости. Часто при решении задач пренебрегают выталкивающей силой, действующей на тело в воздухе, и считают, что вес покоящегося тела в воздухе равен по модулю действующей на него силе тяжести.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Ребёнка везут на санках по свежевыпавшему снегу. Какие санки — с широкими или узкими полозьями — следует выбрать, чтобы не проваливаться в снег?

1) с широкими
2) с узкими
3) безразлично
4) ответ зависит от веса санок

2. Брусок в форме прямоугольного параллелепипеда положили на стол сначала узкой гранью (1), а затем — широкой (2). Сравните силы давления (​\( F_1 \)​ и \( F_2 \)) и давления (​\( p_1 \)​ и ​\( p_2 \)​), производимые бруском на стол в этих случаях.

1) ​\( F_1=F_2; p_1>p_2 \)​
2) \( F_1=F_2; p_1<p_2 \)
3) \( F_1<F_2; p_1<p_2 \)
4) \( F_1=F_2; p_1=p_2 \)

3. Сила ​\( F_1 \)​, действующая со стороны жидкости на один поршень гидравлической машины, в 16 раз меньше силы ​\( F_2 \)​, действующей на другой поршень. Как соотносятся модули работы ​\( (A_1) \)​ и \( (A_2) \) этих сил, совершаемой при перемещении поршней? Трением пренебречь.

1) ​\( A_1=A_2 \)​
2) \( A_1=16A_2 \)
3) \( A_2=16A_1 \)
4) \( A_1=4A_2 \)

4. В сосуды различной формы налита одна и та же жидкость. Высота уровня жидкости во всех сосудах одинакова. В каком из сосудов давление на дно наименьшее?

1) в сосуде А
2) в сосуде Б
3) в сосуде В
4) во всех сосудах одинаковое

5. Стеклянный сосуд, правое колено которого запаяно, заполнен жидкостью плотностью с (см. рисунок). Давление, оказываемое жидкостью на дно сосуда в точке Б, равно

1) ​\( \rho gh_3 \)​
2) \( \rho gh_1 \)
3) \( \rho g(h_1-h_2) \)
4) ​\( \rho gh_2 \)​

6. Атмосферное давление на вершине горы Казбек

1) меньше, чем у её подножия
2) больше, чем у её подножия
3) равно давлению у её подножия
4) может быть больше или меньше, чем у её подножия, в зависимости от погоды

7. В открытых сосудах 1 и 2 находятся соответственно ртуть и вода. Если открыть кран К, то

1) ни вода, ни ртуть перетекать не будут
2) вода начнёт перетекать из сосуда 2 в сосуд 1
3) перемещение жидкостей будет зависеть от атмосферного давления
4) ртуть начнёт перетекать из сосуда 1 в сосуд 2

8. Два однородных шара, один из которых изготовлен из стали, а другой — из олова, уравновешены на рычажных весах (см. рисунок). Нарушится ли равновесие весов,
если шары опустить в воду?

1) Равновесие весов не нарушится, так как шары одинаковой массы.
2) Равновесие весов нарушится — перевесит шар из стали.
3) Равновесие весов нарушится — перевесит шар из олова.
4) Равновесие весов не нарушится, так как шары опускают в одну и ту же жидкость.

9. Алюминиевый шар, подвешенный на нити, опущен в крепкий раствор поваренной соли. Затем шар перенесли из раствора поваренной соли в дистиллированную воду. При этом сила натяжения нити

1) может остаться неизменной или измениться в зависимости от объёма шара
2) не изменится
3) увеличится
4) уменьшится

10. Теплоход переходит из устья реки в солёное море. При этом архимедова сила, действующая на теплоход,

1) увеличится
2) уменьшится или увеличится в зависимости от размера теплохода
3) не изменится
4) уменьшится

11. Шарик, опущенный в жидкость, начинает опускаться на дно. Как по мере движения шарика в жидкости изменяются выталкивающая сила, действующая на него, вес шарика, давление жидкости? Установите соответствие между физическими величинами и характером их изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) выталкивающая сила
Б) вес
B) давление жидкости

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИН
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

12. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) атмосферное давление можно рассчитать так же, как давление жидкости на дно сосуда.
2) в опыте Торричелли можно ртуть заменить водой при той же длине трубки.
3) для того, чтобы столб воды производил на дно сосуда такое же давление, что и столб керосина, его высота должна составлять 0,8 от высоты столба керосина.
4) на вершине горы атмосферное давление меньше, чем у её подножия.
5) закон Паскаля справедлив для газов, жидкостей и твёрдых тел.

Часть 2

13. Камень весит в воздухе 6 Н, а в воде 4 Н. Чему равен объём этого камня?

Ответы

Давление. Атмосферное давление. Закон Паскаля. Закон Архимеда

3.6 (71.11%) 9 votes

NWS JetStream - давление воздуха

Количество молекул в
атмосфера уменьшается с высотой.

Атомы и молекулы, составляющие различные слои атмосферы, постоянно движутся в случайных направлениях. Несмотря на свой крошечный размер, когда они ударяются о поверхность, они оказывают на эту поверхность силу, которую мы наблюдаем как давление.

Каждая молекула слишком мала, чтобы ее можно было почувствовать, и она проявляет лишь крошечную силу. Однако, когда мы суммируем полные силы от большого числа молекул, которые ударяются о поверхность каждый момент, то общее наблюдаемое давление может быть значительным.

Давление воздуха можно увеличить (или уменьшить) одним из двух способов. Во-первых, простое добавление молекул в любой конкретный контейнер повысит давление. Большее количество молекул в любом конкретном контейнере увеличит количество столкновений с границей контейнера, что наблюдается как увеличение давления.

Хорошим примером этого является добавление (или удаление) воздуха в автомобильной шине. При добавлении воздуха количество молекул увеличивается, а также увеличивается общее количество столкновений с внутренней границей шины.Увеличенное количество столкновений заставляет давление в шине увеличиваться в размерах.

Второй способ увеличения (или уменьшения) - добавление (или вычитание) тепла. Добавление тепла к любому конкретному контейнеру может передавать энергию молекулам воздуха. Таким образом, молекулы движутся с повышенной скоростью, ударяясь о границу контейнера с большей силой, и это наблюдается по увеличению давления.

Урок: Воздух: важный предмет

Поскольку молекулы движутся во всех направлениях, они могут даже оказывать давление воздуха вверх, когда врезаются в объект снизу.В атмосфере давление воздуха может действовать во всех направлениях.

На Международной космической станции поддерживается плотность воздуха, аналогичная плотности на поверхности Земли. Следовательно, давление воздуха на космической станции такое же, как на земной поверхности (14,7 фунта на квадратный дюйм).

Урок обучения: обязательное участие

Изучение урока: движение в потоке

Вернувшись на Землю, по мере увеличения высоты количество молекул уменьшается, и поэтому плотность воздуха уменьшается, что означает уменьшение давления воздуха.Фактически, хотя атмосфера простирается более чем на 15 миль (24 км) вверх, половина молекул воздуха в атмосфере содержится в пределах первых 18 000 футов (5,6 км).

Из-за этого уменьшения давления с высотой очень трудно сравнивать давление воздуха на уровне земли в разных местах, особенно когда высота каждого участка разная. Поэтому, чтобы придать смысл значениям давления, наблюдаемым на каждой станции, мы преобразуем показания давления воздуха на станции в значение с общим знаменателем.

Общий знаменатель, который мы используем, - это высота над уровнем моря. На наблюдательных станциях по всему миру показания атмосферного давления, независимо от высоты станции наблюдения, преобразуются в значение, которое было бы , если бы этот прибор был расположен на уровне моря.

Двумя наиболее распространенными единицами измерения давления в США являются «дюймы ртутного столба» и «миллибары». Дюймы ртутного столба - это высота столба ртути, измеренная в сотых долях дюйма.Это то, что вы обычно слышите по радио NOAA Weather Radio или из вашего любимого источника погоды или новостей. На уровне моря стандартное атмосферное давление составляет 29,92 дюйма ртутного столба.

Миллибар происходит от первоначального названия давления «бар». Бар происходит от греческого "báros", что означает вес. Миллибар составляет 1/1000 бара и примерно равен 1000 дин (одна дин - это сила, необходимая для ускорения объекта массой один грамм со скоростью один сантиметр в секунду в квадрате).Значения миллибар, используемые в метеорологии, находятся в диапазоне от 100 до 1050. На уровне моря стандартное давление воздуха в миллибарах составляет 1013,2. Карты погоды, показывающие давление на поверхности, нарисованы с использованием миллибаров.

Как температура влияет на высоту давления.

Хотя изменения обычно слишком медленные, чтобы непосредственно наблюдать, давление воздуха почти всегда меняется. Это изменение давления вызвано изменениями плотности воздуха, а плотность воздуха связана с температурой.

Теплый воздух менее плотный, чем более холодный, потому что молекулы газа в теплом воздухе имеют большую скорость и находятся дальше друг от друга, чем в более холодном воздухе.Таким образом, хотя средняя высота уровня 500 миллибар составляет около 18 000 футов (5600 метров), фактическая высота в теплом воздухе будет выше, чем в холодном.

Обучающий урок: Crunch Time

Буквы H обозначают место наивысшего давления.
Буквы L обозначают позицию самого низкого давления. Буквы H обозначают место наивысшего давления.
Буквы L обозначают позицию самого низкого давления.

Самое основное изменение давления - это повышение и понижение дважды в день из-за нагрева от солнца.Каждый день, около 4 часов утра. давление минимально и близко к пику около 10 утра / вечера. Величина суточного цикла наибольшая около экватора, уменьшающаяся к полюсам.

Помимо суточных колебаний, наблюдаются более значительные изменения давления в результате миграции погодных систем. Эти погодные системы обозначаются синими H и красными L на картах погоды.

Урок: Измерение давления: «Мокрый» барометр

Снижение давления воздуха по мере увеличения высоты.

Как изменения погоды связаны с изменениями давления?
Со своей выгодной позиции в Англии в 1848 году преподобный доктор Брюэр написал в своем «Руководстве по научному познанию знакомых вещей » следующее о связи давления с погодой:

FALL барометра (снижение давления)

• В очень жаркую погоду падение барометра означает гром. В противном случае внезапное падение барометра означает сильный ветер.
• В морозную погоду падение барометра означает оттепель.
• Если дождливая погода случится вскоре после падения барометра, не стоит ожидать этого.
• В сырую погоду, если барометр упадет, ожидается сильная влажность.
• В хорошую погоду, если барометр сильно падает и остается низким, через несколько дней ожидается сильная влажность и, возможно, ветер.
• Барометр опускается ниже всего из-за ветра и дождя вместе; рядом с этим ветром (кроме восточного или северо-восточного ветра).

RISE барометра (повышение давления)

• Зимой подъем барометра предвещает морозы.
• В морозную погоду подъем барометра предвещает снег.
• Если хорошая погода наступит вскоре после подъема барометра, не ожидайте этого.
• В сырую погоду, если ртуть поднимается высоко и остается таковой, ожидайте продолжения хорошей погоды через день или два.
• В сырую погоду, если ртуть внезапно поднимется очень высоко, хорошая погода продлится недолго.
• Барометр поднимается выше всех при северном и восточном ветрах; для всех остальных ветров он тонет.

Барометр НЕУСТАНОВЛЕННЫЙ (неустановившееся давление)

• Если движение ртути нарушится, ожидайте ненастную погоду.
• Если он стоит на «БОЛЬШОМ ДОЖДЕ» и повышается до «ИЗМЕНЯЕМЫЙ», ожидайте непродолжительной погоды.
• Если он стоит на "ЯВНОМ" и падает до "ИЗМЕНЯЕМЫЙ", ожидайте ненастную погоду.
• Его движение вверх указывает на приближение хорошей погоды; его движение вниз указывает на приближение непогоды.

Эти наблюдения давления справедливы и для многих других мест, но не для всех. Штормы, происходящие в Англии, расположенной недалеко от конца Гольфстрима, вызывают большие перепады давления. В Соединенных Штатах самые большие изменения давления, связанные со штормами, обычно происходят на Аляске и в северной половине континентальной части США. В тропиках, за исключением тропических циклонов, ежедневные изменения давления очень незначительны, и ни одно из правил не применяется. .

Урок: Измерьте давление II: «Сухой» барометр

Быстрые факты

Научная единица измерения давления - Паскаль (Па), названная в честь Блеза Паскаля (1623–1662).Один паскаль равен 0,01 миллибар или 0,00001 бар. В метеорологии миллибар используется для измерения атмосферного давления с 1929 года.

Когда в 1960-х годах произошел переход к научным единицам измерения, многие метеорологи предпочли использовать те величины, к которым они привыкли, и использовали префикс «гекто» (h), означающий 100.

Следовательно, 1 гектопаскаль (гПа) равен 100 Па, что равно 1 миллибару. 100000 Па равно 1000 гПа, что равно 1000 миллибар.

Конечный результат: хотя единицы, которые мы используем в метеорологии, могут быть разными, их числовое значение остается тем же.Например, стандартное давление на уровне моря составляет 1013,25 мбар и 1013,25 гПа.

.

Какая связь между температурой воздуха и давлением воздуха?

Мы сделали годовую подписку со скидкой 50% на нашу распродажу в начале года - присоединяйтесь сейчас! значок-закрыть

поищи на сайте Идти

значок-вопрос Задайте вопрос Присоединиться войти в систему

• Учебные пособия
• Помощь с домашним заданием
• Аннотированные тексты
• Ресурсы для учителей

Начать бесплатную пробную версию Войти в систему Задайте вопрос Начать бесплатную пробную версию

• Помощь с домашним заданием

Помощь с домашним заданием

.

Пневматические тормоза Часть 1 Карточки

Клемма Двойная пневматическая тормозная система имеет две системы. Кто они такие?	Определение Первичная система Вторичная система
Условие Пневматическая тормозная система комбинированного транспортного средства (тягач-прицеп) не может протекать более _____ фунтов на квадратный дюйм в минуту при выключенном двигателе и отпущенных тормозах.	Определение
Срок действия Пневматическая тормозная система прямого грузовика или автобуса (одиночного транспортного средства) не может протекать более ____ фунтов на квадратный дюйм в минуту с выключенным двигателем в отключенных тормозах	Определение
Срок Автомобиль с двойной воздушной системой	Определение Будет иметь только один набор средств управления разрывом
Условие Потеря давления воздуха в комбинированном автомобиле не должна превышать 1 фунт / кв. Дюйм в минуту при одном нажатии на педаль тормоза. Истинно ложный	Определение
Срок действия Транспортные средства с пневматическим тормозом должны	Определение Имейте воздушный манометр, чтобы показать давление, доступное для разрушения
Условие Потери воздуха в отдельном автомобиле не должны превышать _____ (после начального падения давления) при выключенном двигателе и включенных тормозах.	Определение
Срок Воздушные баллоны должны быть опорожнены не менее	Определение
Срок действия Пневматические тормоза очень медленно охлаждаются Истинно Ложь	Определение
Условие В одном автомобиле потеря воздуха не должна превышать _____ (после начального падения давления) с выключенными двигателями и включенными тормозами.	Определение
Срок Воздушные баллоны должны быть опорожнены не менее	Определение
Клемма Пневматические тормоза очень медленно охлаждаются. Истинно Ложь	Определение
Срок действия Дополнительное время, которое требуется для работы пневматических тормозов по сравнению с гидравлическими тормозами, связано со временем, которое требуется для прохождения воздуха.Это называется…	Определение
Условие При скорости 55 миль в час на сухом асфальте дистанционное запаздывание пневматических тормозов добавляет около 32 футов к общему тормозному пути. Истинно Ложь	Определение
Срок действия Барабанные тормоза - единственный тип тормозов, при котором тормоза гаснут. Истинно Ложь	Определение
Срок действия Во время нормальной работы стояночный и аварийный тормоза обычно удерживаются…	Определение
Клемма Эффективный разрывной путь составляет…	Определение Расстояние, которое проходит ваш автомобиль после фактического торможения
Срок Аварийные тормоза активированы…	Определение По потере давления воздуха
Клемма Как проверить свободный ход ручных регуляторов зазора?	Определение Свинина на ровной поверхности, заблокируйте колеса, отпустите стояночный тормоз и потяните регулятор зазора.
Срок Если в воздушной системе возникнет утечка, что будет удерживать воздух в баках?	Определение
Срок Если у вас двойная пневматическая тормозная система и активировано предупреждение о низком давлении воздуха, вы…	Определение Необходимо остановиться на безопасной стоянке вашего автомобиля, чтобы проверить и отремонтировать воздушную систему.
Срок Если у вашего грузовика нет двойной воздушной системы в случае разрыва магистрали аварийного торможения…	Определение Пружинные тормоза придут на
Срок Если ваш автомобиль оборудован испарителем спирта, каждый день в зимнюю погоду вы должны…	Определение Проверьте уровень алкоголя и при необходимости потрогайте испаритель
Срок Если в вашем автомобиле есть испаритель спирта, то есть ли там ...	Определение Снижение риска обледенения баков пневматического тормоза, клапанов и других деталей в холодную погоду
Срок Если вы столкнулись с резким падением давления в воздушной системе, вам следует…	Определение Немедленно остановиться, когда это будет безопасно
Срок Если ваш грузовик или автобус имеет двойные парковочные поворотные клапаны, вы можете использовать давление из отдельного бака для…	Определение Освободить разрывные пружины для движения автомобиля и аварийной ситуации

.

Что такое статическое давление в гидродинамике?

Чтобы лучше понять, что такое статическое давление, нам сначала нужны некоторые сведения и пояснения по другим терминам. Термин «давление» широко используется во многих приложениях в гидродинамике и термодинамике, от аэродинамики до проектирования установок. Однако мы должны сделать вывод из контекста, если мы говорим о статическом, общем или динамическом давлении.

Большинство определений, упомянутых здесь, были взяты из книги Механика жидкостей Мерла К.Поттер, Дэвид К. Виггерт и Бассем Х. Рамадан.

Рекомендации по давлению Важные соображения перед запуском вычислительного ветроэнергетического моделирования

В гидромеханике давление определяется как нормальная сила, действующая на площадь. Математически давление p на точку определяется как:

Метрическими единицами измерения давления являются ньютоны на квадратный метр (Н / м²) или, как правило, килопаскаль (кПа). Например, атмосферное давление на уровне моря 101.3 кПа. Английские единицы измерения давления - фунты на квадратный дюйм (psi) или фунты на квадратный фут (psf).

Моделирование атмосферного давления Абсолютное давление

Давление, как и температура, можно измерять с помощью различных шкал, и существуют абсолютные шкалы для обоих свойств. В идеальном вакууме абсолютное давление достигает нуля. Таким образом, в пространстве нет молекул, оказывающих давление. Следовательно, невозможно добиться отрицательного абсолютного давления.

Все становится намного сложнее, когда мы рассматриваем относительные измерения давления. Когда дело доходит до терминологии, возникает большая путаница. Различные программы также часто рекомендуют интерпретацию своих измерений давления по-разному. Мы немного поговорим о том, как это работает с SimScale.

Моделирование давления воздуха Относительное давление

Существует множество различных способов измерения относительного давления. Первый и наиболее распространенный пример - это манометрическое давление , которое достигается при измерении давления относительно атмосферного.Его также обычно называют барометрическим давлением. Из этого следует, что преобразование манометрического давления в абсолютное давление получается путем прибавления его к атмосферному давлению.

Давайте теперь рассмотрим другие измерения давления, которые используются в области механики жидкости.

Моделирование давления воздуха Статическое давление

Чтобы проиллюстрировать, что такое полное давление, давайте начнем с проверки знаменитого уравнения Бернулли:

, которое измеряет разницу в скорости и давлении между двумя точками потока.

Давление p в этом уравнении - это статическое давление . При измерении относительно атмосферного давления статическое давление совпадает с манометрическим давлением. Однако можно измерить статическое давление, взяв за основу вакуум, так что измеренное значение будет равно абсолютному давлению.

Статическое давление измеряется, когда жидкость находится в состоянии покоя относительно измерения. Его можно измерить с помощью пьезометра, прикрепленного к стенке трубы, по которой течет жидкость.

Моделирование давления воздуха Динамическое давление

Обратите внимание, что при предварительном измерении статического давления мы не учитываем скоростные эффекты. Если не пренебрегать этими эффектами, то измеряемое давление возрастет. Это увеличение называется динамическим давлением . Динамическое давление зависит от скорости и плотности жидкости:

Моделирование давления воздуха Общее давление

Общее давление , также называемое давлением торможения, измеряется путем добавления статического давления к динамическому давлению:

Общее давление обычно измеряется с помощью устройства, называемого трубкой Пито.Вы можете видеть трубки Пито на самолетах, например, в виде небольших отверстий или металлических трубок, висящих в крыльях, как показано ниже:

Трубка Пито на Airbus A380, Источник: Дэвид Монниа GFDL, CC-BY-SA-3.0 или CC BY-SA 2.0 fr, из Wikimedia Commons

Скорость внутри трубки Пито равна нулю, что делает ее точкой застоя. Другое устройство, называемое статической трубкой Пито, может использоваться для непосредственного измерения динамического давления. В основном он состоит из трубки Пито с отверстием для статического давления.

Для большинства повседневных случаев полное давление очень близко к статическому давлению. Это происходит потому, что большинство систем спроектировано для обеспечения низких скоростей жидкости, как правило, для предотвращения потери напора из-за трения, которое пропорционально кинетической энергии жидкости. В этих случаях различие между общим давлением и статическим давлением может не иметь значения.

Статическое давление Давление в SimScale

Статическое давление на центробежном вентиляторе - анализ CFD, выполненный с помощью SimScale Как правило, при моделировании потоков жидкости мы используем уравнения Навье-Стокса.Теперь, когда мы выводим уравнения Навье-Стокса для несжимаемой жидкости, член давления имеет только математический смысл. Физический смысл имеет только градиент давления, который отвечает за движение жидкости. Другими словами, измерения давления используются в основном для проверки работоспособности решения.

Следуя этой логике, если мы изменим граничные условия фиксированного давления в нашей модели, например, суммируя постоянное значение, результирующий поток не изменится, потому что градиент давления останется прежним.

Более конкретно, для несжимаемых потоков SimScale использует удельное давление, которое определяется путем нормализации давления по плотности.

SimScale также позволяет использовать богатый набор граничных условий. Для получения дополнительной информации о настройке и использовании граничных условий на облачной платформе моделирования SimScale вы можете обратиться к этой странице документации. Для граничных условий входа давления используется полное давление, а для выходов давления - статическое или манометрическое давление.Если вы хотите узнать больше об облачной платформе SimScale и ее возможностях, загрузите этот обзор функций.

Чтобы узнать больше о моделировании давления воздуха, посетите этот блог.

---

Зарегистрируйтесь и посетите наш блог SimScale, чтобы узнать больше!

---

Ссылки

• Мерл К. Поттер, Дэвид К. Виггерт и Бассем Х. Рамадан, «Механика жидкостей»

---

.

3 типа и единиц давления со всего мира

Несколько простых для запоминания формул давления

Последнее обновление 22 февраля 2020 г.

Что такое давление?

По определению, давление описывается как величина силы, приложенной перпендикулярно к поверхности на единицу площади.

Его можно рассчитать по следующей формуле:

P = F А

где:	P	=	Давление
	Ф	=	Результирующая сила
	А	=	Поверхность, на которую действует сила

Атмосферное давление на поверхности жидкости

Как физически создается давление?

Один из способов взглянуть на давление - это увидеть его как результат веса всех уложенных друг на друга молекул на поверхности.Этот подход лучше всего подходит для твердых тел и жидкостей.

Твердый блок своим весом создает давление на поверхность.

На рисунке выше показана поверхность с твердым блоком наверху.

Каждая молекула этого блока имеет вес, потому что на нее действует гравитация. Поскольку вес - это сила, направленная вниз, каждая молекула будет оказывать небольшое усилие на поверхность.

Результирующая сила всех этих малых сил создает давление.

При использовании этого подхода для газов можно утверждать, что молекулы газа не складываются, поскольку они свободно плавают.Итак, как они могут воздействовать на эту поверхность?

Чтобы разобраться с этим аргументом, мы должны взглянуть на давление с другой точки зрения.

Молекулы создают давление на поверхность при каждом ударе

Молекулы газа находятся в постоянном движении. Когда они двигаются, у них есть импульс и кинетическая энергия. Часто они будут сталкиваться друг с другом и с поверхностью объекта.

При каждом столкновении с поверхностью молекулы передают импульс этой поверхности.Это создает силу, перпендикулярную этой поверхности.

Сумма сил всех этих сталкивающихся молекул создает давление.

Какие бывают типы давления?

Существует три различных типа давления:

• абсолютное давление
• избыточное давление
• перепад давления

Разница между этими тремя значениями - это исходная точка, выбранная в качестве нулевой точки на шкале.Для абсолютного давления идеальный вакуум был выбирается в качестве контрольной точки, а для манометрического давления контрольной точкой является атмосферное давление. Для перепада давления там не является фиксированной точкой отсчета, потому что сравниваются два разных давления.

На следующем рисунке показаны различные типы давления. Начальная точка каждой стрелки совпадает с выбранный ориентир. Обратите внимание, что абсолютное давление и дифференциальное давление всегда положительны, в то время как относительное (манометрическое) давление также может быть незначительным. отрицательный.В последнем случае мы также называем это частичным вакуумом. Теоретически максимальный частичный вакуум составляет -1 013 бар, что соответствует идеальному вакууму.

Измерение давления - это, в принципе, всегда сравнение давлений между двумя разными места.

Для абсолютного давления сравнение проводится между точками с определенным давлением. и другое место в абсолютном вакууме.

Аналогично для относительного (манометрического) давления, когда сравнение будет проводиться с местом при нормальном давлении. атмосферное давление (1013 мбар на уровне моря).

При измерении перепада давления сравниваются давления между двумя случайными точками.

Приборы для измерения давления специально разработаны для измерения этих трех различных типов давление и, следовательно, могут быть соответственно классифицированы.

Абсолютное давление

Измерение чего-либо осуществляется путем сравнения с хорошо известной точкой отсчета. Для абсолютного давления ориентиром является идеальный вакуум. Эта точка была выбрана, потому что это самый низкий из возможных давление.В частности, никакого давления нет.

Идеальный вакуум означает, что все частицы удалены из замкнутого объема. В этом томе который тогда полностью опустеет, давление не может быть.

Как уже было сказано, абсолютное давление всегда положительное число. Отрицательные числа невозможны, потому что ниже идеального вакуума нет давления.

Манометрическое давление (относительное давление)

Вместо того, чтобы сравнивать измеренное давление с идеальным вакуумом, мы теперь сравним его с стандартное атмосферное давление на уровне моря.Последний составляет 1013,25 мбар (14,696 фунтов на кв. дюйм).

Разница между абсолютным и избыточным давлением, измеренная одновременно в одном и том же месте, всегда составляет около 1 бара (14,50 фунтов на кв. дюйм).

Манометрическое давление, иногда также называемое относительным давлением , может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Для положительных значений это называется избыточное давление . Тогда измеренное давление выше стандартного атмосферного. давление и равно абсолютному давлению минус атмосферное давление.

P _o = P _абс - P _атм

Если измеренное манометрическое давление отрицательное, оно называется разрежение или частичное вакуум . В этом случае измеренное давление ниже стандартного атмосферного давления и составляет находится путем вычитания абсолютного давления из атмосферного.

P _u = P _атм - P _абс

Отметив, что это частичный вакуум, нам не нужно использовать знак минус.Если пылесос работает при абсолютном давлении 0,8 бар, можно также сказать, что он работает при разрежении 0,2 бар.

Дифференциальное давление

Иногда необходимо измерить разницу давлений между двумя разными точками. Когда одна или другая точка является точкой отсчета, например идеальный вакуум или эталон атмосферное давление, оно называется перепадом давления.

Теоретически можно утверждать, что абсолютное и манометрическое давление равно дифференциальному давлению. так как мы также измеряем разницу давления между двумя точками.Однако перепад давления составляет всего лишь что-то сказать о разнице давления между двумя точками. Он не дает информации о уровень давления в каждой из этих двух точек.

Например, перепад давления в 3 бара между точками A и B ничего не говорит о величине давления в точках A и B, и ничего не говорится о том, какая точка находится под наибольшим давлением.

Есть ли другие виды давления?

Все типы давления, которые мы обсуждали до сих пор, основаны на выборе между двумя стандартными контрольные точки или сравнение двух давлений.

Однако существуют определенные виды давления, которым дано определенное название, чтобы указать значение давления. Вот некоторые примеры стандартных давлений:

• Давление вакуума
• Атмосферное давление
• Гидростатическое давление
• Динамическое давление

Это не имеет ничего общего с их отношением к определенному типу давления, поскольку все они могут быть выражается как один из трех типов давления.

Значит, других типов нет.Есть только другие давления с конкретным названием.

Ниже приводится описание этих общих удельных давлений.

Давление вакуума

Строго говоря, вакуум - это пространство, в котором абсолютное давление равно нулю. Этого можно добиться только если все частицы удалены из этого пространства. Другими словами, пространство действительно пустое. Идеальный пылесос возможно только теоретически. Технически невозможно удалить все частицы в замкнутом объеме.

Вакуум не обязательно должен быть идеальным, чтобы его можно было назвать вакуумом. На практике вакуум будет только частично достигнуто. Поэтому его также называют частичным вакуумом. В общем, мы говорим о вакууме, когда давление ниже атмосферного.

Высокий вакуум означает, что абсолютное давление очень низкое.

Для создания вакуума используется вакуумный насос. С помощью этого насоса частицы, присутствующие внутри закрытый объем будет высосан в максимально возможной степени.Производительность вакуумного насоса определяет уровень вакуума.

Примером вакуумного насоса, который довольно часто используется в промышленности, является вакуумный насос с жидкостным кольцом. Эксцентрик вращается в корпусе насоса, не производя контакт с этим кожухом. Вода впрыскивается в корпус насоса, но недостаточна для полного заполнения насос. За счет центробежного ускорения вода образует жидкое кольцо у внутренней стенки насоса. кожух. Если впрыскивается достаточное количество воды, жидкое кольцо будет обеспечивать хорошее уплотнение между крыльчаткой. и корпус насоса.Поскольку рабочее колесо расположено эксцентрично, ячейки разных размеров возникают между лопатками. Эти ячейки образуют камеры сжатия. Где клетки самые большие, частицы газа всасываются, и там, где клетки самые маленькие, они вытесняются снаружи. С этим типом насоса может быть достигнуто максимальное абсолютное значение 33 мбар (0,4786 фунта на кв. Дюйм абс.).

Вакуумный насос

Атмосферное давление

Атмосферное давление, которое иногда называют барометрическим давлением, возникает из-за вес всех молекул в атмосфере.Накопление молекул в воздухе гарантирует, что самое высокое давление возникает в нижней части атмосферы.

Однако атмосферное давление - это не постоянная, а переменная величина. Условия в Атмосфера нашей Земли постоянно меняется. Под воздействием солнца воздух нагревается, ночью снова остывает. Влажность зависит от погоды. Плотность воздуха изменения зонами высокого или низкого давления. Все эти влияющие факторы гарантируют, что атмосферное давление никогда не остается неизменным в одном месте.

Для измерения манометрического давления это приводит к проблеме, поскольку измеренное давление сравнивается с атмосферным давлением.

Для получения однозначного измерения манометрического давления стандартное атмосферное давление был введен. В качестве ориентира было выбрано среднее атмосферное давление на уровне моря, который соответствует следующим условиям:

Выражается в единицах СИ
P атм = 1013,25 мбара
t = 15 ° C
ρ = 1,226 кг / м³
r = 287,1 Дж / (кг · К)

Выражается в общепринятых единицах
P атм = 14 696 фунтов на кв. Дюйм
t = 59 ° F
ρ = 0,002377 снарядов / фут³
r = 1716,49 фут-фунт / снаряд ° R

P атм : абсолютное давление
t : температура
ρ : плотность
r : удельная газовая постоянная

Гидростатическое давление

Термин «гидростатическое давление» в основном используется в жидкостях.Это давление при данном Глубина в жидкости вызвана весом столба жидкости над ней.

Гидростатическое давление будет зависеть от плотности жидкости, гравитационной постоянной и высота столба жидкости.

Гидростатическое давление является типом манометрического давления и может быть рассчитано по следующей формуле:

P _гидро = ρgh

Если также учесть атмосферное давление над поверхностью жидкости, находим общее давление :

P _общ = P _атм + ρgh

Поскольку теперь в уравнении учитывается атмосферное давление, мы имеем в виду идеальный вакуум и поэтому общее давление становится абсолютным давлением.

Динамическое давление

Динамическое давление - один из членов уравнения Бернулли. Для несжимаемых жидкостей это уравнение говорит, что для устойчивого Для потока вдоль линии тока сумма энергии давления, кинетической энергии и потенциальной энергии остается постоянной.

Динамическое давление - это часть уравнения, которая представляет кинетическую энергию.

Это давление, которое создается кинетической энергией молекул жидкости при течении, например, по трубе.

Динамическое давление можно выразить следующей формулой:

q = 1 2 ρv ²

где:	q	=	Динамическое давление
	ρ	=	Массовая плотность жидкости
	в	=	Скорость потока

Установки давления на нескольких континентах

Во всем мире давление выражается в разных единицах измерения.
В, мы используют систему СИ в качестве юридического стандарта. Все физические количества продуктов должны быть в соответствует европейской директиве 80/181 / EEC (метрическая директива ЕС) и выражается в соответствии с эта система. Таким образом, давление выражается в Па (Паскаль) или бар , где 1 бар = 10 ⁵ Па. Более старые устройства, такие как mH ₂ O (метр водяного столба) или mmHg (миллиметры ртутного столба) нельзя использовать в Европейском Союзе с 31 декабря 1977 года.

В Соединенном Королевстве все еще часто используется фунтов на квадратный дюйм ( фунт / кв. Дюйм), с 14,5 фунтов на квадратный дюйм ≈ 1 бар, но теперь все больше и больше переключается на бар блок давления. В той степени, в которой теперь он в основном заменяет фунты на квадратный дюйм в качестве первичной единицы давления.

В США фунты на квадратный дюйм по-прежнему являются основной единицей измерения давления. Почти все манометры показывают давление в фунтах на квадратный дюйм.

В Азии, особенно единицы МПа, (мегапаскаль) и кг / см², (килограммы на квадратный сантиметр) используются.

В таблице ниже вы найдете несколько других единиц и их коэффициенты пересчета в кПа и бар.

Шт.	кПа	бар
1 кПа	1	0,01
1 МПа	1000	10
1 бар	100	1
1 мбар	0,1	0,001
1 атм	101,32500	1,01325
1 мГн 2 O	9,80665	0,0980665
1 мм рт. Ст.	0,133322368	0,00133322368
1 фунт / кв. Дюйм	6,89475729	0,0689475729
1 дюйм H 2 O	0,249082	0,00249082
1 кг / см²	98,0665	0,980665

Как единица давления соотносится с типом давления

Выражение давления в основных единицах измерения, таких как Па, бар на кв. Дюйм, не имеет особого смысла, если вы этого не сделаете. знать, к какому типу давления относится.

Иногда можно угадать тип давления исходя из контекста, но обычно сомнения остаются. Если вы догадались неправильно могут возникнуть серьезные ошибки.

Таким образом, всегда рекомендуется указывать тип давления после единицы измерения, что означает, что слова «абсолютное», После единицы давления следует писать «манометр» или «дифференциал». Тогда давление может быть выражено, например, как бар ман. или фунт / кв. Дюйм абс. .

Часто вы встретите единицы давления, за которыми следует суффикс, например, «g», «a» или «d» (или написанные заглавными буквами), как в бар изб. , фунт / кв. Дюйм или кПаД , где «g» означает манометр, «a» - абсолютный, а «d» для дифференциала.Суффикс также иногда указывается в скобках, например бар (изб.) .

Хотя эти суффиксы все еще широко используются, они устарели и больше не поддерживаются международными стандартами.

Связанные темы

.

законов о газе

законов о газе

Закон о газе

Одна из самых удивительных особенностей газов является что, несмотря на большие различия в химических свойствах , все газы более или менее соблюдают газовые законы . Газовые законы имеют дело как газы ведут себя по отношению к давлению, объему, температуре и количество.

Давление

Газы - единственное состояние вещества, которое может быть сжато очень сильно или расширено, чтобы заполнить очень большой пространство. Давление сила на единицу площади, рассчитанная путем деления силы на область на который действует сила. Сила земного притяжения действует на воздух молекулы в создать силу воздуха, толкающего землю. Этот называется атмосферный давление .

Используемые единицы давления: паскаль (Па), стандартная атмосфера (атм) и торр. 1 атм - это среднее давление на уровне моря.Обычно он используется как стандартная единица измерения давление. Однако единица СИ - это паскаль. 101 325 паскалей равно 1 атм.

Для лабораторных работ атмосфера очень большой. Более удобная единица - торр. 760 торр равно 1 атм. Торр - это та же единица, что и мм рт. Ст. (Миллиметр Меркурий). Это давление, необходимое для поднятия трубки с ртутью 1. миллиметр.

Законы газа: давление Объем Температурные отношения

Закон Бойля: Давление-Объем Закон

Роберт Бойл (1627–1691)

Закон Бойля или давление-объем Закон гласит, что объем данного количества газа, удерживаемого при постоянном температура изменяется обратно пропорционально приложенному давлению, когда температура и масса постоянны.

Другой способ описать это - сказать, что их продукты постоянны.

PV = C

Когда давление растет, объем падает. когда объем увеличивается, давление падает.
Из приведенного выше уравнения можно вывести:

P ₁ V ₁ = П ₂ В ₂ знак равно P ₃ V ₃ и т. Д.

Это уравнение утверждает, что произведение начальный объем и давление равны произведению объема и давления после смены одного из них при постоянной температуре. Например, если начальный объем был 500 мл при давлении 760 торр, когда объем сжат до 450 мл, какое давление?
Вставьте значения:

P ₁ V ₁ = П ₂ В ₂

(760 торр) (500 мл) = P ₂ (450 мл)
760 торр x 500 мл / 450 мл = P ₂ 844 торр = P ₂
Давление после сжатия 844 торр.

Закон Чарльза: температура-объем Закон

Жак Чарльз (1746 - 1823)

Этот закон гласит, что объем данного количество газа, находящегося под постоянным давлением, прямо пропорционально Температура Кельвина.

В т

Как и прежде, можно ввести константу:

В / Т = С

По мере увеличения громкости температура также идет вверх, и наоборот.
То же, что и раньше, начальный и конечный тома и температуры при постоянном давлении могут быть рассчитаны.

В ₁ / Т ₁ = В ₂ / T ₂ = В ₃ / т ₃ пр.

Закон Гей-Люссака: давление Температурный закон

Джозеф Гей-Люссак (1778-1850)

Этот закон гласит, что давление данного количество газа, удерживаемого при постоянном объеме, прямо пропорционально Кельвину. температура.

п т

Как и прежде, можно ввести константу:

P / T = C

При повышении температуры давление будет расти.
Как и раньше, можно рассчитать начальное и конечное давление и температуру при постоянном объеме.

P ₁ / T ₁ = P ₂ / T ₂ = P ₃ / т ₃ и т.п.

Закон Авогадро: Объем Закон о суммах

Амедео Авогадро (1776-1856)

Дает соотношение между объемом и суммой когда давление и температура поддерживаются постоянными. Запомните сумму измеряется в молях. Кроме того, поскольку объем является одной из переменных, это означает, что контейнер, содержащий газ, в некотором роде гибкий и может расширять или сокращать.

Если количество газа в баллоне увеличивается, громкость увеличивается.Если количество газа в баллоне уменьшается, громкость уменьшается.

В п.

Как и раньше, можно ввести константу:

V / n = C

Это означает, что объемная доля всегда будет одним и тем же значением, если давление и температура остаются постоянными.

В ₁ / n ₁ = В ₂ / n ₂ = В ₃ / п ₃ и т.п.

Закон о комбинированном газе

Теперь мы можем объединить все, что у нас есть, в одно пропорция:

Объем данного количества газа пропорционален к соотношению его температуры Кельвина и его давления.
Как и раньше, можно ввести константу:

PV / T = C

При повышении давления температура также идет вверх, и наоборот.
То же, что и раньше, начальный и конечный тома и температуры при постоянном давлении могут быть рассчитаны.

P ₁ V ₁ / т ₁ = P ₂ V ₂ / T ₂ = P ₃ V ₃ / T ₃ и т. Д.

Закон об идеальном газе

Все предыдущие законы предполагают, что газ измеряется идеальный газ , газ, который им всем точно подчиняется. Но в широком диапазоне температуры, давления и объема реальные газы немного отклоняются от идеала. Поскольку, по словам Авогадро, то же самое объемы газа содержат такое же количество молей, теперь химики могут определить формулы газообразных элементов и их формульные массы. Идея газовый закон:

PV = nRT

Где n - количество молей число молей и R - это константа, называемая универсальным газом константа и равна примерно 0.0821 Л-атм / моль-К.

ПРИМЕР 1:

Воздушный шар, который Чарльз использовал в своей исторической Полет в 1783 г. был заполнен около 1300 молей H ₂ . Если наружная температура составляла 21 ^o C, а атмосферное давление 750 мм рт. ст., каков объем баллона?

Количество	Исходные данные	Преобразование	Данные с собственными единицами
П	750 мм рт. Ст.	x 1 атм / 760 торр =	0.9868 атм
В	?		?
n	1300 моль H 2		1300 моль H 2
Р	0,0821 л-атм / моль-К		0.0821 Л-атм / моль-К
Т	21 или С	+ 273 =	294 К

V = nRT / P ; В = (1300 моль) (0,0821 л-атм / моль-К) (294 К) / (0,9868 атм) = 31798,358 л = 3,2 x 10 ⁴ L.

Другие формы закона о газе

Если определение родинки включено в уравнение, результат:

PV = gRT / FW

или

FW = gRT / PV

Это уравнение обеспечивает удобный способ определение формулы веса газа, если масса, температура, объем и давление газа известно (или может быть определено).

ПРИМЕР 2:

0,1000 г образца соединения с эмпирическим формула CHF ₂ выпаривают в колбу емкостью 256 мл при температуре 22,3 ^o C. Давление в колбе измеряется равным 70,5 торр. Какова молекулярная формула соединения?

Количество	Исходные данные	Преобразование	Данные с собственными единицами
П	70.5 торр	x 1 атм / 760 торр =	0,0928 атм
В	256 мл	x 1 л / 1000 мл =	0,256 л
г	0,1000 г образец		0,1000 г
Р	0.0821 Л-атм / моль-К		0,0821 л-атм / моль-К
Т	22,3 или С	+ 273 =	295,3 тыс.
FW	?		?

FW = gRT / PV ; В = (0.1000 г) (0,0821 л-атм / моль-К) (295,3 К) / (0,0928 атм) (0,256 л) = 102 г / моль

FW из CHF ₂ = 51,0 г / моль ; 102 / 51,0 = 2; C ₂ H ₂ F ₄

Если приведенное выше уравнение изменится дальше,

г / V = P x FW / RT = плотность

вы получите выражение плотности газа в зависимости от T и FW .

ПРИМЕР 3:

Сравните плотность He и воздуха (средняя FW = 28 г / моль) при 25,0 ^o ° C и 1,00 атм.

d _He = (4,003 г / моль) (1,00 атм) / (0,0821 л-атм / моль-K) (298 K) = 0,164 г / L
d _воздух = (28,0 г / моль) (1,00 атм) / (0,0821 л-атм / моль-K) (298 K) = 1,14 г / L

ПРИМЕР 4:

Сравните плотность воздуха на 25.0 ^o С и воздух при 1807 ^o ° C и 1,00 атм.

d _He = (28,0 г / моль) (1,00 атм) / (0,0821 л-атм / моль-K) (298 K) = 1,14 г / L
d _воздух = (28,0 г / моль) (1,00 атм) / (0,0821 л-атм / моль-K) (2080 K) = 0,164 г / L

Парциальное давление

Джон Дальтон (1766-1844)

Закон парциальных давлений Дальтона состояний что полное давление смеси непрореагировавших газов складывается из их индивидуальные парциальные давления.

P _всего = P _a + P _b + P _c + ...

или

P _всего = n _a RT / В + n _b RT / V + n _c RT / V + ...

или

P _итого = ( n _a + n _b + n _c + ...) РТ / В

Давление в колбе со смесью 1 моль 0,20 моль O ₂ и 0,80 моль N ₂ будет быть таким же, как та же колба, вмещающая 1 моль O ₂ .

Парциальные давления полезны, когда газы собирается путем пропускания через воду (вытеснение). Собранный газ насыщен водяным паром, который составляет общее количество молей газа в баллоне.

ПРИМЕР 5:

Образец H ₂ был приготовлен в лаборатория по реакции:

мг (тв) + 2 HCl (водн.) MgCl ₂ (водн.) + H ₂ (г)

456 мл газа собрано на 22.0 ^o C. Общее давление в колбе 742 торр. Сколько молей H ₂ были собраны? Давление паров H ₂ O при 22,0 ^o C составляет 19,8 торр.

Количество	Исходные данные	Преобразование	Данные с собственными единицами
P всего	742 торр
P h3O	19.8 торр
P h3	742 торр - 19,8 торр = 722,2 торр	x 1 атм / 760 торр =	0,9503 атм
В	456 мл	x 1 л / 1000 мл =	0,456 л
n	?		?
Р	0.0821 Л-атм / моль-К		0,0821 л-атм / моль-К
Т	22 или С	+ 273 =	295 К

n _h3 = P _h3 V / RT ; n _h3 = (0,9503 атм) (0.456 л) / (0,0821 л-атм / моль-К) (295 К) = 0,0179 моль H ₂ .

Неидеально Газы

Йоханнес Дидерик ван дер Ваальс (1837-1923)

Уравнение идеального газа (PV = nRT) дает ценная модель отношений между объемом, давлением, температурой и количество частиц в газе. В качестве идеальной модели она служит эталоном для поведения реальных газов. Уравнение идеального газа упрощает предположения, которые явно не совсем верны.Настоящие молекулы делают имеют объем и привлекают друг друга. Все газы отклоняются от идеального поведение в условиях низкой температуры (когда начинается разжижение) и высокое давление (молекулы больше скучены, поэтому объем молекулы становится важным). Уточнения к уравнению идеального газа могут быть сделано, чтобы исправить эти отклонения.

В 1873 году Дж. Д. ван дер Ваальс предложил свое уравнение: известное как уравнение Ван-дер-Ваальса. Как есть силы притяжения между молекулами давление ниже идеального значения.Чтобы учитывать это, член давления дополняется силой притяжения термин а / В ² . Точно так же и у реальных молекул есть объем. Объем молекул обозначается термином b. Срок b является функцией сферического диаметра d, известного как диаметр Ван-дер-Ваальса. Уравнение Ван-дер-Ваальса для n моль газа:

Значения a и b ниже определены эмпирически:

Молекула	a (литры 2 атм / моль 2 )	b (литры / моль)
H 2	0.2444	0,02661
O 2	1,360	0,03183
№ 2	1,390	0,03913
CO 2	3,592	0,04267
Класс 2	6.493	0,05622
Ar	1,345	0,03219
Ne	0,2107	0,01709
He	0,03412	0,02370

.

---

Смотрите также

• 
  Катамаран парусно моторный
• 
  Озера и реки татарстана
• 
  Рецепты для холодного копчения
• 
  Как зимой хранить червей
• 
  Базы отдыха на каме в удмуртии
• 
  Сколько лет живут черепахи в природе
• 
  Чем питаются черепахи сухопутные в домашних условиях
• 
  Что такое микадо
• 
  Засолка икры щуки в домашних условиях
• 
  Финские мотосани для зимней рыбалки своими руками
• 
  Балансиры рапала на окуня какой размер и цвет лучше