Atmosfäärirõhk on jõud, millega õhk surub Maad, inimest ja kõike, mis teda ümbritseb. Artiklis räägitakse teile, kuidas XVII sajandil. katse abil näidati esmakordselt õhurõhu jõudu. See on väga huvitav! Saame teada, kuidas õhurõhku näidatakse ja kuidas seda mõõdetakse.
Kogemus Otto von Guericke
Kui suur on atmosfäärirõhk, sai maailm teada 1654. aastal. See juhtus tänu Magdeburgi linna (Saksamaa) burgomeistrile Otto von Guerickele. Ta demonstreeris kogemusi nn Magdeburgi poolkeradega. Siis ei räägitud sellest, kuidas õhurõhku näidatakse, sest mõõta ikka ei osatud. Kuidas poolkerad välja näevad, on näha fotol Magdeburgi muuseumist.
Need on kaks pronksist poolkera, millest üks on tahke ja teisel on auk. Poolkerade vahele pandi tiheduse tagamiseks õlitatud nahast tihend ja ühendati. Poolkeradest pumbati läbi augu õhku välja. Huvitav on see, et Guericke ise neli aastat varem, 1650. aastalleiutas vaakumpumba. Tema on ka pildil. Kui õhk välja pumbati, pigistati poolkerad atmosfäärirõhu mõjul. Nende üksteisest lahtiühendamiseks kasutasid nad hobuste tõmbejõudu.
Katsetage Magdeburgi poolkeradega
Enne kui saame teada, kuidas õhurõhku näidatakse, viime läbi katse. Selle jaoks kasutame Magdeburgi poolkerade mudelit. Poolkera ava külge kinnitage kummivoolikuga vaakumpump. Lülitage see sisse, avage ühe poolkera kraan. Rõhk nendevahelises ruumis väheneb. Järelikult poolkeradele seestpoolt mõjuv jõud väheneb ja väljastpoolt mõjuv jõud suureneb.
Õhu väljapumpamise ajal on poolkerasid võimatu eraldada, kuna need sobivad tihed alt kokku. Lülitage pump välja, ühendage lahti kummivoolik. Õhk hakkab sisenema poolkerade vahele. Siis eralduvad nad kergesti.
Mis täht tähistab õhurõhku
Proovime välja arvutada jõu, mis poolkerasid pigistas. Kui me õhku välja pumbame, mõjub poolkeradele ainult atmosfäärirõhu jõud. See surub poolkerad kokku ja suunatakse õõnsate sfääride siseseintelt nendevahelise ruumi keskmesse. Poolkerade (d) läbimõõt Guericke'is oli 35,5 cm.
Asjaolu, et me ei suutnud poolkerasid eraldada, saab selgeks, et survejõud on väga suur. Isegi kaheksa hobust kummalgi pool ei suutnud neid poolkerasid murda. Siin on graveering, mis illustreerib Otto von Guericke'i kogemust.
Milline täht tähistab survet? Täht P. Normaalne atmosfäärirõhk (Patm) on 100 kilopaskalit (kPa). Selline jõud mõjub igale poolkera osale. Survejõud F on võrdne atmosfäärirõhu ja poolkerade ristlõike pindala korrutisega S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 m)2/4≈10 kN (kilonjuutonit). See on ühetonnise koorma kaal, nii et hobused ei suutnud neid poolkerasid murda.
Baromeeter
Kuidas näidatakse atmosfäärirõhku, me teame, aga kuidas seda mõõdetakse? Baromeetril, mille leiutas itaallane Torricelli 17. sajandi esimesel poolel, oli vigu. See võis kergesti puruneda, see oli täidetud mürgise elavhõbedaga ja sa tahtsid seda väga erinevatesse kohtadesse viia, et ilma ennustada.
Oli vaja välja mõelda seade ilma klaastoruta, see tähendab ilma vedelikuta. Selline baromeeter leiutati alles kakssada aastat hiljem ja seda kutsuti aneroidiks. See vene keelde tõlgitud sõna tähendab vedelikuvaba. Mõelge, mis on aneroidbaromeeter.
See on väike seade. Erinev alt ühe meetri kõrgusest Torricelli elavhõbeda torust saab seda hõlpsasti endaga kaasas kanda, kuhu iganes lähete. Mis seal sees on? Vaatame baromeetri plahvatust.
Kuidas näidatakse rõhku selles? Seadmel on kella sihverplaadiga sarnane skaala. Rõhk kilopaskalites on näidatud noolega. Sihverplaadi taga näeme kolme lapikkasti. Neist pumbatakse õhku välja ja sees on vedru. Kui seda seal poleks, oleks atmosfäärpurustatud kastid. Vedrust edasi liigub kang eemale, annab kastide liigutusi edasi. Miks nad liiguvad? Karbid võivad muuta oma paksust. Kui atmosfäärirõhk on suurem, surub õhk kastid kokku, nende paksus väheneb. Kui rõhk on väiksem, sirgub vedru välja ja karbid muutuvad paksemaks. Kangide mehhanismi kaudu edastatakse liikumine noolele.
Vedelikuta baromeetri seade
Saime teada, kuidas rõhku näidatakse vedelikuvabas baromeetris, ja nüüd joonistame selle diagrammi.
Kolm kasti annavad seadmele täpsust juurde, kuid põhimõtteliselt piisab ühest. See on spetsiaalselt valmistatud gofreeritud, et oleks võimalik muuta selle paksust. Pidage meeles gofreeritud ja seetõttu painduvaid tolmuimeja voolikuid. Karbi põhi on aluse külge kinnitatud. Selle ülaosale on kinnitatud vedru, mis üritab kasti sirgeks ajada samamoodi nagu alumiiniumjoonlaud, kui see on painutatud, püüab välja sirutada. Atmosfäärirõhk, vastupidi, üritab kasti kokku suruda.
Rõhu suurenemisel kasti paksus väheneb, mis tähendab, et hoob pöörab telge. Kui kinnitate teljele noole, pöörleb see paksuse vähenemisel paremale ja paksuse suurenemisel vasakule.
