В чем заключается опыт торричелли

Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли

Содержание

Для этого нам нужно будет знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определенной границы у атмосферы нет, а плотность воздуха меняется в зависимости от высоты: в нижних слоях атмосферы она больше, чем в верхних.

В данном уроке мы рассмотрим опыт, который позволяет рассчитать величину атмосферного давления.

Опыт Торричелли

В XVII веке во Флоренции герцог Тосканский готовился к балу в своем замке и приготовил для своих гостей необычный сюрприз: фонтан, струи которого должны были зрелищно окружить террасу своими струями. Однако, несмотря на работу ручных насосов, вода поднималась только на высоту около 10 метров. Недоумевающие строители обратились за помощью к Галилею, который предложил разобраться в этом своему ученику Торричелли.

Эванджелиста Торричелли (рисунок 1) смог не только объяснить «упрямство фонтана» действием атмосферного давления, но пошел дальше и рассчитал это атмосферное давление.

Рисунок 1. Эванджелиста Торричелли (1608-1647) – итальянский физик и математик, ученик Галилея.

Рассмотрим известнейший опыт Торричелли. На рисунке 2 представлена стеклянная трубка длиной 1 м, один конец которой запаян. Трубку наполняют ртутью. Затем, плотно закрыв открытый конец, ее переворачивают, опускают в чашу с ртутью и под ртутью открывают конец трубки.

В чем заключается опыт торричелли. opyt torrichelli. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-opyt torrichelli. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка opyt torrichelliРисунок 2. Опыт Торричелли.

Мы видим, что часть ртути при этом выливается в чашу, а другая ее часть остается в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, равна примерно 760 мм. Заметим, что в трубке над ртутью воздуха нет, там безвоздушное пространство.

В чем заключается опыт торричелли. opyt rtut b. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-opyt rtut b. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка opyt rtut bРисунок 3. Дополнительная иллюстрация опыта Торричелли.

Так как в верхней части трубки воздуха нет, то давление создается только весом столбы ртути. Из этого следует, что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке, т.е.:

Поэтому на практике атмосферное давление часто измеряется высотой ртутного столба. Если, например, атмосферное давление 770 мм рт. ст., то это значит, что воздух производит такое же давление, что и вертикальный столб ртути высотой 770 мм. Каждый из вас слышал прогноз погоды от гидрометцентра. В сводках погоды атмосферное давление также передают в мм рт. ст.. А в каких единицах мы обычно рассчитываем давление на занятиях, решая задачи? Давайте найдем соотношения между этими единицами и выясним, чему равен 1 мм рт. ст. в паскалях (Па).

Давление столба ртути pртути высотой 1 мм равно:

$p=13600\frac<кг> <м^3>\cdot 9,8\frac<Н> <кг>\cdot 0,001м≈133,3 Па$

Итак, 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

Среднее значение атмосферного давления равно 760 мм рт. ст., выразим это значение в паскалях и в гектопаскалях (также довольно широко используемая величина измерения):

760 мм рт. ст.≈101 300 Па≈1013 гПа.

Если к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простой прибор – ртутный барометр, служащий для измерения атмосферного давления (рисунок 4).

В чем заключается опыт торричелли. Prostejshij rtutnyj barometr.. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-Prostejshij rtutnyj barometr.. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка Prostejshij rtutnyj barometr.Рисунок 4. Простейший ртутный барометр.

После ежедневного наблюдения за высотой столба ртути в трубке, Торричелли сделал вывод, что периодически атмосферное давление меняется, и его изменения связаны с погодными условиями.

Другие опыты

В конце 1646 года семья Паскалей жила во французском городе Руане. Блез Паскаль повторил известный опыт, экспериментируя не только с ртутью, как Торричелли, но и с водой, маслом, красным вином. Интересно, что эти опыты он проводил на улицах Руана, собирая толпы любопытных граждан. Неудивительно, ведь вместо чаши и трубки длиной 1 метр ему понадобились бочки и трубки длиной более 15 метров.

Интересный эксперимент был проведён 19 сентября 1648 года. Блез Паскаль и его зять Флорен Перье проделали опыт, доказавший существование атмосферного давления. При помощи стеклянной трубки и чаши с ртутью предстояло измерить, на какую высоту поднимается в ней ртуть у подножия и на вершине горы Пюи-де-Дом высотой 1647 метров в Клермоне. На вершине столбик ртути остановился на более низкой отметке, так как там земная атмосфера была на 1647 метров меньше. Разница уровней ртути составила почти 8 см (рисунок 6).

В чем заключается опыт торричелли. Opyt Bleza Paskalya i Florena Pere na gore Pyu de Dom.. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-Opyt Bleza Paskalya i Florena Pere na gore Pyu de Dom.. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка Opyt Bleza Paskalya i Florena Pere na gore Pyu de Dom.Рисунок 6. Опыт Блеза Паскаля и Флорена Перье на горе Пюи-де-Дом.

Интересный факт: самый большой водяной барометр высотой более 12,5 метров был сконструирован в 1985 году Бертом Болле, хранителем музея барометров в Маартенсдейке (Нидерланды), где он и был установлен вплоть до закрытия музея (рисунок 7).

Рисунок 7. Водяной барометр в центральном зале музея барометров, 1995 год.

Источник

В чем заключается опыт торричелли. torrichelli. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-torrichelli. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка torrichelli

Опыт Торричелли, доказывающий его существование, был максимально прост, но в то же время уникален и повлек за собой не только доказательство теории об атмосфере и ее давлении, но и изобретение барометра и открытие вакуума.

Достижения Торричелли

Эванджелиста Торричелли — ученый физик и математик, истинный энтузиаст, автор многочисленных трудов и открытий. Итальянец, родом из Флоренции. Был близок с Бенедетто Кастелли, который в свою очередь был другом и учеником Галилео Галилея. Под руководством Кастелли он начал изучать математику. Впоследствии, вдохновленный многими трудами Галилея и опираясь на содержание его многочисленных трактатов, он развивал свой гений и стал преемником Галилео.

В чем заключается опыт торричелли. opyt torrichelli. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-opyt torrichelli. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка opyt torrichelli

Торричелли сделал много открытий в математике, механике и физике. Среди них:

Торричелли прожил интересную, полную профессиональных открытий жизнь и умер на родине, во Флоренции в 1647 году.

Атмосферное давление и его значимость

Атмосферное давление — невероятно важная и нужная человечеству величина. От показателей этого параметра зависят погодные условия: если давление увеличивается — это предвещает хорошую теплую погоду без осадков, низкую влажность, если понижается — высок процент того, что погода испортится, будет облачно и высока вероятность осадков.

В чем заключается опыт торричелли. istoriya otkrytiya atmosfernogo. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-istoriya otkrytiya atmosfernogo. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка istoriya otkrytiya atmosfernogo

Поэтому его показатели, дающие возможность прогнозировать погоду, так важны для работников науки и медицины, для летчиков и полярников.

Наука выделяет пять слоев атмосферы: стропо-, страто-, мезо-, термо-, экзосферы. Чем дальше от земли, тем менее изучен слой. По мере удаленности от земли температура в слоях снижается, однако далее начинает повышаться по мере приближения к солнцу.

Атмосфера состоит из воздуха. Ученый стремился доказать, что воздух оказывает давление на все предметы, какие оказываются под его воздействием, и на человека в том числе. И по мере изменения слоев воздуха меняется и его плотность, и, соответственно, само атмосферное давление. Опыт Торричелли, связанный с этим явлением, произвел революцию в мире науки.

Суть опыта ученого

Торричелли был вдохновлен своим видением того, что другие не замечали. Он отчаянно верил в теорию Галилео Галилея, что воздух весом и стремился выявить, что он оказывает прямое влияние на предметы. Для доказательства своей правоты в XVII веке он поставил опыт.

В чем заключается опыт торричелли. sut opyta torrichelli. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-sut opyta torrichelli. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка sut opyta torrichelli

Для проведения опыта он взял стеклянную трубку (приблизительно метр длиной), с одной стороны она была запаяна. Торричелли наполнил трубку (которая впоследствии получила название трубки Торричелли) ртутью и, перевернув ее, опустил ее в чашу также со ртутью. Некоторая часть вещества перетекла в емкость, но большая часть оставалась в емкости. Что же не давало всему веществу перетечь в емкость? Давление атмосферы, которое воздействовало на ртуть в самой чаше, тем самым создавая отпор проникновению ртути из трубки.

Выходит, что атмосферное давление равно тому показателю, который показывает ртуть в столбце трубки, ведь именно с этой силой атмосфера давит на жидкость в емкости. Именно поэтому принято измерять атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба. Вот в чем заключался опыт Торричелли, кратко говоря. Таким образом, была выведена следующая краткая формула:

АД равно давлению столба ртути в трубке.

pатм=pртути=ρgh=13600 ⋅ 9.8 ⋅ 0.76=101293 (Па)

Этот же опыт простимулировал изобретение измерительного прибора — ртутного барометра. Сейчас существуют более современные и безопасные приборы для измерения давления атмосферы, так как пары ртути крайне опасны. Новые же изобретения пригодны к применению без последствий для человеческого здоровья и без вреда для окружающей среды.

В чем заключается опыт торричелли. opyty evanzhelista torrichelli. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-opyty evanzhelista torrichelli. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка opyty evanzhelista torrichelli

В процессе своего эксперимента ученый неосознанно сделал еще одно открытие. Он открыл вакуум, который первоначально называли торричеллиевой пустотой. Та часть трубки, которая опустела, и была вакуумом. Хотя многие ученые придерживаются мнения о том, что на самом деле это был не вакуум, а пары ртути.

Подытоживая, можно выделить следующие достижения этого эксперимента:

Сообщение о таком результативном опыте, который принес не одно открытие, а сразу три, несомненно, разделил мир науки на до и после.

Все эти данные и приборы, теперь уже модифицированные, по сей день приносят ежедневную пользу человечеству.

Источник

Кратко об опыте Торричелли со ртутью и стеклянной трубкой

Каждый школьник старших классов, который интересуется физикой, может рассказать кратко об опыте Торричелли. Этот несложный эксперимент был поставлен итальянским ученым в эпоху, когда современная наука только зарождалась, и человечество еще не имело четких представлений о законах механики.

Биография ученого

Прежде чем говорить о сути эксперимента Торричелли, любопытно познакомиться с биографией этого известного ученого. Родился он в Италии в городе Флоренция в 1608 году. Родители возлагали с самого рождения большие надежды на их одаренного сына, поэтому назвали его именем с библейскими корнями — Эванджелиста.

В 1627 году в возрасте 19 лет он отправляется в Рим с целью изучения наук. В столице в течение 5 лет он был учеником Бенедетто Кателли (Benedetto Castelli). В 1632 году по просьбе своего учителя Торричелли берет сам Галилео Галилей в качестве своего помощника при выполнении различных научных экспериментов. Однако, с Галилеем Торричелли поработал немного, поскольку его новый учитель скончался, спустя 3 месяца, в 1633 году.

После смерти Галилея ученого приглашает герцог Фердинандо II Медичи в его родной город Флоренцию в качестве философа и математика Флоренской академии. Торричелли с радостью принял это предложение. Умер Эванджелиста в возрасте 39 лет (в 1647 году) от брюшного тифа.

Знаменитый эксперимент

Эванджелиста Торричелли вошел в историю как первый ученый, который получил математическое выражение для атмосферного давления. Измерения в опыте Торричелли привели к следующим результатам:

Описать эксперимент Торричелли легко.

Суть опыта

В 1643 году, работая в академии Флоренции, ученый поставил следующий опыт: он взял пустую стеклянную трубку длиной 1 метр, которая была запаяна лишь с одной стороны. Затем ученый заполнил ее ртутью и закрыл пальцем открытый конец. После этого он перевернул трубку, погрузил ее в сосуд, содержащий жидкую ртуть, и убрал палец. В этот момент Торричелли наблюдал, как столб жидкости уменьшается. К удивлению многих, и несмотря на то что один конец стеклянной трубки был погружен в жидкость и являлся открытым, вся ртуть не вытекла, а выставился определенный ее уровень.

Эксперимент итальянец проводил на высоте уровня моря, поэтому измеренная им высота столба ртути в трубке составила 76 см или 760 мм. Причем эта величина не изменялась, если наклоняли трубку под разными углами или использовали приборы разного диаметра. До настоящего времени значение 760 мм ртутного столба считается нормальным давлением.

Физические процессы

Для большинства людей остается непонятным, почему вся ртуть не вытекла из стеклянной трубки. Для того чтобы понять, в чем заключается опыт, с точки зрения физики, необходимо вспомнить принцип, что все текущие субстанции (жидкости и газы) передают оказываемое на них давление по всем направлениям одинаково. Причем жидкости не изменяют величину внешнего давления, поскольку являются несжимаемыми.

В опыте Торричелли со ртутью столб этой жидкости имеет некоторый вес, который создает давление на ограниченную диаметром трубки площадку. Это давление точно уравновешивается той же самой величиной, которую создает вся масса воздуха. Следует заметить, что уравновешиваются именно давления, а не веса, как иногда ошибочно говорят. Это умозаключение теоретически можно доказать, если провести следующую последовательность физико-математических рассуждений:

Проанализировав все физические процессы своего опыта, Эванджелиста Торричелли сделал следующий краткий вывод: «Мы живем на дне океана, состоящего из воздуха, который, как неопровержимо показывает опыт, обладает собственным весом». Стеклянная трубка со ртутью стала первым в истории барометром.

Величины измерения и изменение давления

Физическая величина, которая измеряется в ньютонах на квадратный метр, называется давлением. В системе СИ 1 Н/м 2 = 1 Па (Паскаль). Значение 1 Па является настолько маленьким, что в повседневной жизни оно практически не используется. Для этого применяются следующие единицы измерения:

Изменение атмосферного давления в опыте Торричелли можно обнаружить, если его провести ярким солнечным днем и в дождливую погоду. В первом случае оно будет выше 760 мм рт. ст., во втором — ниже этого значения. Этот факт послужил отправной точкой для развития измеряющих давление приборов (барометров) и метеорологии в целом.

Давление зависит не только от погоды, но и от высоты над поверхностью нашей планеты. Чем она выше, тем меньше рассматриваемая величина. Почему это происходит, понять несложно, если учесть, что создаваемое воздухом давление связано исключительно с весом, с которым верхние слои давят на нижние. Чем выше поднимается человек, тем меньше воздушный столб над ним, и, соответственно, меньше будет давление. Приблизительно на высоте 5000 метров изучаемая величина составляет 0,5 атм.

По причине уменьшения давления люди, которые поднимаются в горы, испытывают трудности при дыхании. Процентный состав воздуха остается тот же самый, что и на поверхности земли, однако сокращается число молекул, которые попадают в легкие во время вдоха. Кроме того, путешественники также замечают, что начинают надуваться герметично закрытые сумки из мягкого материала. Происходит это потому, что внутри этих сумок давление оказывается больше (равное 1 атм.), чем снаружи.

Помимо высоты, температура и влажность — это еще два фактора, которые влияют на значение давления в атмосфере.

Виды барометров

В сообщении следует отметить, что начиная с середины XVII века было замечено, что изменение атмосферного давления является надежным индикатором предсказаний состояния погоды в ближайшие часы и даже дни. С тех пор человек стал использовать эти знания в метеорологических целях. Для этого необходимы были точные приборы, способные улавливать малейшие изменения давления.

Первым барометром стал ртутный, созданный Торричелли. Он представляет собой стеклянную трубку длиной 0,85 метра, которая сверху запаяна, а снизу открытым концом помещена в небольшой резервуар со ртутью. Резервуар имеет прямое сообщение с атмосферой. На стеклянную трубку нанесена точная шкала, позволяющая определить десятые доли миллиметра. Этот прибор обладает высокой точностью, однако имеются следующие недостатки его использования:

По этим причинам сейчас широкое распространение получили анероиды. Эти барометры представляют собой небольшой металлический корпус, в котором находится рабочая капсула. Она, как правило, изготовлена из сплава бериллия и меди, который испытывает заметные упругие деформации при изменении внешнего давления. Капсула соединяется со стрелкой, которая указывает на определенное деление шкалы.

Анероидные барометры являются более безопасными, удобными и пригодными для использования, если их сравнивать со ртутными. Однако, они менее точные, поскольку рабочая капсула имеет линейное упругое поведение во время деформации лишь в очень узких пределах.

Таким образом, опыт итальянского ученого Торричелли доказывает существование веса у воздуха и измеряет оказываемое им давление. Также в процессе эксперимента был создан первый в мире барометр, отличающийся высокой точностью показаний.

Источник

Опыт Торричелли для измерения атмосферного давления — доказательство и суть

Невероятно важный вклад внес в определение атмосферного давления Эванджелиста Торричелли.

В чем заключается опыт торричелли. 9280750897cf97ec71757a99c4bd7ab0. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-9280750897cf97ec71757a99c4bd7ab0. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка 9280750897cf97ec71757a99c4bd7ab0

Опыт Торричелли, доказывающий его существование, был максимально прост, но в то же время уникален и повлек за собой не только доказательство теории об атмосфере и ее давлении, но и изобретение барометра и открытие вакуума.

Достижения Торричелли

Эванджелиста Торричелли — ученый физик и математик, истинный энтузиаст, автор многочисленных трудов и открытий. Итальянец, родом из Флоренции. Был близок с Бенедетто Кастелли, который в свою очередь был другом и учеником Галилео Галилея. Под руководством Кастелли он начал изучать математику. Впоследствии, вдохновленный многими трудами Галилея и опираясь на содержание его многочисленных трактатов, он развивал свой гений и стал преемником Галилео.

В чем заключается опыт торричелли. 55870e697fe365f16f6724bc856db788. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-55870e697fe365f16f6724bc856db788. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка 55870e697fe365f16f6724bc856db788

Торричелли сделал много открытий в математике, механике и физике. Среди них:

Торричелли прожил интересную, полную профессиональных открытий жизнь и умер на родине, во Флоренции в 1647 году.

Атмосферное давление и его значимость

Атмосферное давление — невероятно важная и нужная человечеству величина. От показателей этого параметра зависят погодные условия: если давление увеличивается — это предвещает хорошую теплую погоду без осадков, низкую влажность, если понижается — высок процент того, что погода испортится, будет облачно и высока вероятность осадков.

В чем заключается опыт торричелли. a8492a4886f691008d7f8dbdf85c9c70. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-a8492a4886f691008d7f8dbdf85c9c70. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка a8492a4886f691008d7f8dbdf85c9c70

Поэтому его показатели, дающие возможность прогнозировать погоду, так важны для работников науки и медицины, для летчиков и полярников.

Наука выделяет пять слоев атмосферы: стропо-, страто-, мезо-, термо-, экзосферы. Чем дальше от земли, тем менее изучен слой. По мере удаленности от земли температура в слоях снижается, однако далее начинает повышаться по мере приближения к солнцу.

Атмосфера состоит из воздуха. Ученый стремился доказать, что воздух оказывает давление на все предметы, какие оказываются под его воздействием, и на человека в том числе. И по мере изменения слоев воздуха меняется и его плотность, и, соответственно, само атмосферное давление. Опыт Торричелли, связанный с этим явлением, произвел революцию в мире науки.

Суть опыта ученого

Торричелли был вдохновлен своим видением того, что другие не замечали. Он отчаянно верил в теорию Галилео Галилея, что воздух весом и стремился выявить, что он оказывает прямое влияние на предметы. Для доказательства своей правоты в XVII веке он поставил опыт.

В чем заключается опыт торричелли. e9246a3c8b02a6e0f19d011d8fb67367. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-e9246a3c8b02a6e0f19d011d8fb67367. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка e9246a3c8b02a6e0f19d011d8fb67367

Для проведения опыта он взял стеклянную трубку (приблизительно метр длиной), с одной стороны она была запаяна. Торричелли наполнил трубку (которая впоследствии получила название трубки Торричелли) ртутью и, перевернув ее, опустил ее в чашу также со ртутью. Некоторая часть вещества перетекла в емкость, но большая часть оставалась в емкости. Что же не давало всему веществу перетечь в емкость? Давление атмосферы, которое воздействовало на ртуть в самой чаше, тем самым создавая отпор проникновению ртути из трубки.

Выходит, что атмосферное давление равно тому показателю, который показывает ртуть в столбце трубки, ведь именно с этой силой атмосфера давит на жидкость в емкости. Именно поэтому принято измерять атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба. Вот в чем заключался опыт Торричелли, кратко говоря. Таким образом, была выведена следующая краткая формула:

АД равно давлению столба ртути в трубке.

pатм=pртути=ρgh=13600 ⋅ 9.8 ⋅ 0.76=101293 (Па)

Этот же опыт простимулировал изобретение измерительного прибора — ртутного барометра. Сейчас существуют более современные и безопасные приборы для измерения давления атмосферы, так как пары ртути крайне опасны. Новые же изобретения пригодны к применению без последствий для человеческого здоровья и без вреда для окружающей среды.

В чем заключается опыт торричелли. 1201a3a54d81af174c654de20d889017. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-1201a3a54d81af174c654de20d889017. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка 1201a3a54d81af174c654de20d889017

В процессе своего эксперимента ученый неосознанно сделал еще одно открытие. Он открыл вакуум, который первоначально называли торричеллиевой пустотой. Та часть трубки, которая опустела, и была вакуумом. Хотя многие ученые придерживаются мнения о том, что на самом деле это был не вакуум, а пары ртути.

Подытоживая, можно выделить следующие достижения этого эксперимента:

Сообщение о таком результативном опыте, который принес не одно открытие, а сразу три, несомненно, разделил мир науки на до и после.

Все эти данные и приборы, теперь уже модифицированные, по сей день приносят ежедневную пользу человечеству.

Источник

§ 44. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли

В чем заключается опыт торричелли. 44.1. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-44.1. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка 44.1

Рассчитать атмосферное давление по формуле для вычисления давления столба жидкости (§ 39) нельзя. Для такого расчёта надо знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определённой границы у атмосферы нет, а плотность воздуха на разной высоте различна. Однако измерить атмосферное давление можно с помощью опыта, предложенного в XVII в. итальянским учёным Эванджелиста Торричелли, учеником Галилея.

Опыт Торричелли состоит в следующем: стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, наполняют ртутью. Затем, плотно закрыв другой конец трубки, её переворачивают, опускают в чашку с ртутью и под ртутью открывают конец трубки (рис. 130). Часть ртути при этом выливается в чашку, а часть её остаётся в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, равна примерно 760 мм. Над ртутью в трубке воздуха нет, там безвоздушное пространство.

Торричелли, предложивший описанный выше опыт, дал и его объяснение. Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке. Ртуть находится в равновесии. Значит, давление в трубке на уровне ааг (см. рис. 130) равно атмосферному давлению. Если бы оно было больше атмосферного, то ртуть выливалась бы из трубки в чашку, а если меньше, то поднималась бы в трубке вверх.

В чем заключается опыт торричелли. 44.2. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-44.2. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка 44.2

Давление в трубке на уровне аа1 создаётся весом столба ртути в трубке, так как в верхней части трубки над ртутью воздуха нет. Отсюда следует, что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке, т. е.

Измерив высоту столба ртути, можно рассчитать давление, которое производит ртуть. Оно и будет равно атмосферному давлению. Если атмосферное давление уменьшится, то столб ртути в трубке Торричелли понизится.

Чем больше атмосферное давление, тем выше столб ртути в опыте Торричелли. Поэтому на практике атмосферное давление можно измерять высотой ртутного столба (в миллиметрах или сантиметрах). Если, например, атмосферное давление равно 780 мм рт. ст., то это значит, что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм.

Следовательно, в этом случае за единицу атмосферного давления принимают 1 миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.). Найдём соотношение между этой единицей и известной нам единицей давления — паскалем (Па).

Давление столба ртути ρртути высотой 1 мм равно

р= 9,8 H/кг • 13 600 кг/м3 • 0,001=133,3 Па

Итак, 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

В настоящее время атмосферное давление принято измерять и в гектопаскалях. Например, в сводках погоды может быть объявлено, что давление равно 1013 гПа, это то же самое, что 760 мм рт. ст.

Наблюдая ежедневно за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли обнаружил, что эта высота меняется, т. е. атмосферное давление непостоянно, оно может увеличиваться и уменьшаться. Торричелли заметил также, что изменения атмосферного давления связаны с изменением погоды.

Если к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор — ртутный барометр (от греч. барос — тяжесть, метпрео — измеряю). Он служит для измерения атмосферного давления.

Вопросы

1. Почему нельзя рассчитывать давление воздуха так же, как рассчитывают давление жидкости на дно или стенки сосуда?
2. Объясните, как с помощью трубки Торричелли можно измерить атмосферное давление.
3. Что означает запись: «Атмосферное давление равно 780 мм рт. ст.»?
4 Скольким гектопаскалям равно давление ртутного столба высотой 1 мм?

Упражнение 21

В чем заключается опыт торричелли. 44.3. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-44.3. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка 44.3

1. На рисунке 131 изображён водяной барометр, созданный Паскалем в 1646 г. Какой высоты был столб воды в этом барометре при атмосферном давлении, равном 760 мм рт. ст.?

2. В 1654 г. Отто Герике в г. Магдебурге, чтобы доказать существование атмосферного давления, провёл такой опыт. Он выкачал воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе. Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей (рис. 132). Вычислите силу, сжимающую полушария, если считать, что она действует на площадь, равную 2800 см2, а атмосферное давление равно 760 мм рт. ст.

3. Из трубки длиной 1 м, запаянной с одного конца и с краном на другом конце, выкачали воздух. Поместив конец с краном в ртуть, открыли кран. Заполнит ли ртуть всю трубку? Если вместо ртути взять воду, заполнит ли она всю трубку?

4. Выразите в гектопаскалях давление, равное: 740 мм рт. ст.; 780 мм рт. ст.

5. Рассмотрите рисунок 130. Ответьте на вопросы.

а) Почему для уравновешивания давления атмосферы, высота которой достигает десятков тысяч километров, достаточно столба ртути высотой около 760 мм?

В чем заключается опыт торричелли. 44.4. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-44.4. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка 44.4

б) Сила атмосферного давления действует на ртуть, находящуюся в чашке, сверху вниз. Почему же атмосферное давление удерживает столб ртути в трубке?
в) Как повлияло бы наличие воздуха в трубке над ртутью на показания ртутного барометра?
г) Изменится ли показание барометра, если трубку наклонить; опустить глубже в чашку со ртутью?

Задание

В чем заключается опыт торричелли. 44.5. В чем заключается опыт торричелли фото. В чем заключается опыт торричелли-44.5. картинка В чем заключается опыт торричелли. картинка 44.5

1. Погрузите стакан в воду, переверните его под водой вверх дном и затем медленно вытаскивайте из воды. Почему, пока края стакана находятся под водой, вода остаётся в стакане (не выливается)?

2. Налейте в стакан воды, закройте листом бумаги и, поддерживая лист рукой, переверните стакан вверх дном. Если теперь отнять руку от бумаги (рис. 133), то вода из стакана не выльется. Бумага остаётся как бы приклеенной к краю стакана. Почему? Ответ обоснуйте.

3. Положите на стол длинную деревянную линейку так, чтобы её конец выходил за край стола. Сверху застелите стол газетой, разгладьте газету руками, чтобы она плотно лежала на столе и линейке. Резко ударьте по свободному концу линейки — газета не поднимется, а прорвётся. Объясните наблюдаемые явления.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *