ระบุความกดอากาศอย่างไร มันวัดกันยังไง. การทดลอง

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 17:57

ความกดอากาศคือแรงที่อากาศกดทับโลก มนุษย์ และทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเขา บทความนี้จะบอกคุณว่าในศตวรรษที่ XVII ด้วยความช่วยเหลือของการทดลอง แรงกดอากาศถูกแสดงเป็นครั้งแรก มันน่าสนใจอย่างมาก! เราจะมาเรียนรู้วิธีระบุความกดอากาศและวิธีวัด

ประสบการณ์ Otto von Guericke

ความกดอากาศยิ่งใหญ่เพียงใด โลกได้เรียนรู้ในปี 1654 สิ่งนี้เกิดขึ้นต้องขอบคุณเจ้าเมืองแห่งเมืองมักเดบูร์ก (เยอรมนี) Otto von Guericke เขาแสดงประสบการณ์กับซีกโลกที่เรียกว่ามักเดบูร์ก จากนั้นไม่มีการพูดคุยถึงวิธีการระบุความกดอากาศเพราะพวกเขายังไม่รู้วิธีวัด ลักษณะของซีกโลกสามารถเห็นได้จากภาพถ่ายจากพิพิธภัณฑ์มักเดเบิร์ก

นี่คือซีกโลกสีบรอนซ์สองซีก อันหนึ่งเป็นของแข็ง และอันที่สองมีรู ปะเก็นหนังทาน้ำมันถูกวางไว้ระหว่างซีกโลกเพื่อความแน่นและเชื่อมต่อ อากาศถูกสูบออกทางรูจากซีกโลก ที่น่าสนใจคือ Guericke เองเมื่อสี่ปีก่อนในปี 1650คิดค้นปั๊มสุญญากาศ เขายังเป็นภาพ เมื่ออากาศถูกสูบออกไป ซีกโลกถูกกดโดยความกดอากาศ เพื่อแยกพวกมันออกจากกัน พวกเขาใช้แรงดึงของม้า

ทดลองกับซีกโลกมักเดบูร์ก

ก่อนที่เราจะเรียนรู้ว่าความดันบรรยากาศแสดงอย่างไร เรามาทำการทดลองกันก่อน เราจะใช้แบบจำลองซีกโลกของ Magdeburg ติดปั๊มสุญญากาศเข้ากับรูของซีกโลกด้วยสายยาง เปิดเครื่อง เปิดก๊อกบนซีกโลกหนึ่ง ความดันในช่องว่างระหว่างกันจะลดลง ดังนั้น แรงที่กระทำต่อซีกโลกจากภายในลดลง และแรงที่กระทำจากภายนอกเพิ่มขึ้น

ในระหว่างการสูบลมออกไป เป็นไปไม่ได้ที่จะแยกซีกโลกออก เนื่องจากพวกมันเข้ากันได้ดี ปิดปั๊ม ถอดสายยางออก อากาศจะเริ่มเข้าสู่ช่องว่างระหว่างซีกโลก แล้วจะแยกย้ายกันไปอย่างง่ายดาย

ตัวอักษรอะไรแสดงถึงความกดอากาศ

ลองคำนวณแรงที่บีบซีกโลกกันดูนะครับ เมื่อเราสูบลมออก แรงกดบรรยากาศเท่านั้นที่กระทำต่อซีกโลก มันบีบอัดซีกโลกและนำจากผนังด้านในของทรงกลมกลวงไปยังศูนย์กลางของช่องว่างระหว่างพวกเขา เส้นผ่านศูนย์กลางของซีกโลก (d) ใน Guericke คือ 35.5 ซม.

จากข้อเท็จจริงที่เราไม่สามารถแยกซีกโลกออกได้ จึงเห็นได้ชัดว่าแรงกดมีขนาดใหญ่มาก แม้แต่ม้าแปดตัวในแต่ละด้านก็ไม่สามารถทำลายซีกโลกเหล่านี้ได้ นี่คือภาพแกะสลักที่แสดงให้เห็นประสบการณ์ของ Otto von Guericke

ตัวอักษรอะไรแสดงความกดดัน? ตัวอักษร P. ความกดอากาศปกติ (P_{atm) คือ 100 กิโลปาสกาล (kPa) แรงดังกล่าวกระทำในแต่ละส่วนของซีกโลก แรงกด F เท่ากับผลคูณของความดันบรรยากาศและพื้นที่หน้าตัดของซีกโลก S}

S=πd²/4. F=10010³ Pa3, 14(0.355 ม.)^{2/4≈10 kN (กิโลนิวตัน). นี่คือน้ำหนักหนึ่งตัน ดังนั้นม้าจึงไม่สามารถทำลายซีกโลกนี้ได้}

บารอมิเตอร์

ความดันบรรยากาศบ่งบอกอย่างไรเรารู้ แต่จะวัดได้อย่างไร? บารอมิเตอร์ซึ่งถูกคิดค้นโดยชาวอิตาลี Torricelli ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 17 มีข้อบกพร่อง มันอาจจะหักได้ง่าย เต็มไปด้วยปรอทที่เป็นพิษ และคุณต้องการนำไปที่ต่างๆ เพื่อพยากรณ์อากาศ

จำเป็นต้องสร้างอุปกรณ์ที่ไม่มีหลอดแก้ว นั่นคือไม่มีของเหลว บารอมิเตอร์ดังกล่าวถูกประดิษฐ์ขึ้นเพียงสองร้อยปีต่อมาและเรียกว่าแอนรอยด์ คำนี้แปลเป็นภาษารัสเซียแปลว่าไม่มีของเหลว พิจารณาว่าแอนรอยด์บารอมิเตอร์คืออะไร

นี่คือเครื่องเล็กๆ ต่างจากหลอดปรอท Torricelli ซึ่งสูง 1 เมตร จึงสามารถพกพาติดตัวไปได้ทุกที่ มีอะไรอยู่ข้างใน? บารอมิเตอร์ระเบิดมาดูกัน

ความดันในนั้นบ่งชี้อย่างไร? อุปกรณ์มีมาตราส่วนคล้ายกับหน้าปัดนาฬิกา ความดันเป็นกิโลปาสคาลแสดงด้วยลูกศร ด้านหลังหน้าปัดเราเห็นกล่องแบนสามกล่อง อากาศถูกสูบออกจากพวกมันและมีสปริงอยู่ข้างใน ถ้าไม่มีบรรยากาศก็จะกล่องบด เพิ่มเติมจากสปริง คันโยกเคลื่อนออกไป มันส่งการเคลื่อนไหวของกล่อง ทำไมพวกเขาถึงเคลื่อนไหว? กล่องสามารถเปลี่ยนความหนาได้ เมื่อความดันบรรยากาศสูงขึ้น อากาศอัดกล่อง ความหนาของกล่องจะลดลง เมื่อแรงดันน้อยลง สปริงจะยืดออกและกล่องก็จะหนาขึ้น ผ่านกลไกของคันโยก การเคลื่อนไหวจะถูกส่งไปยังลูกศร

บารอมิเตอร์ไร้ของเหลว

เราเรียนรู้วิธีระบุความดันในบารอมิเตอร์แบบไม่มีของเหลว และตอนนี้เราจะวาดแผนภาพกัน

สามกล่องเพิ่มความแม่นยำให้กับอุปกรณ์ แต่โดยหลักการแล้ว กล่องเดียวก็เพียงพอแล้ว มันทำขึ้นเป็นพิเศษเพื่อให้มีความสามารถในการเปลี่ยนความหนา จำท่อลูกฟูกและท่อดูดฝุ่นที่ยืดหยุ่นได้ ด้านล่างของกล่องติดกับฐาน สปริงติดอยู่ที่ด้านบนซึ่งพยายามยืดกล่องให้ตรงในลักษณะเดียวกับที่ไม้บรรทัดอลูมิเนียมพยายามยืดออกหากงอ ในทางกลับกัน ความกดอากาศพยายามบีบอัดกล่อง

เมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น ความหนาของกล่องจะลดลง ซึ่งหมายความว่าคันโยกจะหมุนเพลา หากคุณติดลูกศรเข้ากับแกน ลูกศรจะหมุนไปทางขวาเมื่อความหนาลดลง และไปทางซ้ายเมื่อความหนาเพิ่มขึ้น