Speaker A
Доброго дня, тема сьогоднішнього уроку атмосферний тиск і його вимірювання, барометри.
Урок з фізики про атмосферний тиск, його вимірювання барометрами та залежність від висоти. Основи та практичне застосування.
Key Takeaways
- Атмосферний тиск створюється вагою повітряної оболонки Землі і вимірюється барометрами.
- Зміни атмосферного тиску впливають на погоду і можуть передбачати її зміни.
- Барометри-анероїди є найбільш безпечними та зручними для повсякденного використання.
- Атмосферний тиск зменшується з підвищенням над рівнем моря, що використовується в альтиметрах.
- Нормальний атмосферний тиск дорівнює тиску стовпа ртуті висотою 760 мм або приблизно 101325 Па.
Summary
- Визначення атмосферного тиску на основі молекулярно-кінетичних уявлень.
- Склад атмосфери та причини утримання газів біля Землі.
- Пояснення, чому люди не відчувають атмосферного тиску завдяки внутрішньому тиску в організмі.
- Досліди, що ілюструють дію атмосферного тиску (шприц, склянка з водою і папером).
- Історія досліду Торрічеллі для вимірювання атмосферного тиску ртутним стовпчиком.
- Пояснення одиниць вимірювання атмосферного тиску: мм рт.ст., Паскалі, атмосфери.
- Огляд типів барометрів: ртутний, анероїдний, барограф.
- Залежність атмосферного тиску від погодних умов і висоти над рівнем моря.
- Використання барометрів для прогнозування погоди та як альтиметрів для визначення висоти.
- Практичні приклади та задачі для закріплення матеріалу.
Full Transcript — Download SRT & Markdown
Speaker A
Сьогодні я поясню існування атмосферного тиску на основі молекулярно-кінетичних уявлень, також ми навчимось визначати атмосферний тиск за допомогою барометра та розкриємо залежність атмосферного тиску від висоти.
Speaker A
Розпочинаємо.
Speaker A
Прогноз погоди ґрунтується не тільки на температурних даних, а й на значеннях атмосферного тиску, зміна якого призводить до виникнення вітру, хмар, опадів, це поняття походить від поняття атмосфера.
Speaker A
Ви вже вивчали землю та знаєте про неї.
Speaker A
Що таке атмосфера?
Speaker A
За означенням атмосфера - це газова оболонка Землі.
Speaker A
А з чого вона складається?
Speaker A
В попередніх класах ви також вчили, що атмосфера Землі складається із суміші газів: 78% - це азот, 21% - кисень, а також є аргон, вуглекислий газ, гелій, неон, двоокис сірки, аміак, озон, водяна пара, тобто це суміш багатьох різних газів.
Speaker A
А чому атмосфера утримується біля Землі, чому вона не відлітає в космос?
Speaker A
Зрозуміло, що частинки атмосфери, атоми, молекули, іони мають масу, тому вони притягуються до Землі завдяки гравітаційній взаємодії, але тоді постає інше питання: чому вони не падають на Землю?
Speaker A
Все просто, частинки газів у атмосфері перебувають у постійному хаотичному русі, вони зіштовхуються, відскакують одна від одної і змінюють напрямок свого руху, але не відлітають у космос, адже знову ж пам'ятаємо про гравітаційну взаємодію.
Speaker A
Крім того, у них дуже мала швидкість руху, для того, щоб частинка покинула Землю, вона повинна мати швидкість щонайменше 1,2 км/с, а середня швидкість частинок атмосфери значно менша, тому вони лишаються біля поверхні Землі, за підрахунками атмосфера Землі має масу близько 5 на 10 в 18-й степені кілограм, що дуже багато, і під дією сили тяжіння верхні шари атмосфери тиснуть на нижні шари, тому повітряний шар навколо поверхні Землі стиснутий найбільше, згідно з законом Паскаля, який ми вивчили на попередніх уроках, це створює тиск на поверхню Землі і на всі тіла поблизу неї.
Speaker A
Це і є атмосферний тиск.
Speaker A
За означенням атмосферний тиск - це тиск, який створює атмосфера на всі тіла, що в ній перебувають, а також на земну поверхню.
Speaker A
Але, якщо цей тиск такий великий, чому люди не відчувають дії атмосферного тиску?
Speaker A
Спробую пояснити.
Speaker A
Кровоносні судини та інші порожнини організму, що заповнені рідинами або газами, чинять на стінки судин і порожнин такий самий тиск, тому тканини організму не деформуються, а атмосферний тиск не відчувається, якщо ж зовнішній атмосферний тиск змінюється, то людина відчуває певний дискомфорт.
Speaker A
А тепер ще одне доволі цікаве питання: чому рідина піднімається у шприці при піднятті поршня?
Speaker A
Все завдяки атмосфері, якщо підняти поршень, то атмосферний тиск, діючи на вільну поверхню рідини в посудині, нагнітатиме рідину вгору, порожнечу під поршнем, саме тому вона підніматиметься.
Speaker A
А тепер проаналізуємо ще один цікавий досвід.
Speaker A
Ми його зараз бачимо на екрані.
Speaker A
Чому, якщо наповнити склянку водою, закрити папером і перевернути догори дном, папір тримається і вода не виливається?
Speaker A
Знову ж причини в тиску атмосфери.
Speaker A
Тут атмосферний тиск на папір більший, ніж тиск води на ньому, тому папір утримується атмосферним тиском, що діє в усіх напрямках, відповідно до закону Паскаля.
Speaker A
І далі, звичайно, постає логічне питання, як виміряти атмосферний тиск?
Speaker A
І одразу ж скажу, що зробити це не так просто, розрахувати атмосферний тиск за формулою, наприклад, P = ρgh, неможливо, оскільки атмосфера не має чіткої межі, а густина повітря змінюється на різних висотах.
Speaker A
Тут потрібні інші підходи.
Speaker A
Давайте розглянемо дослід Еванджеліста Торрічеллі, у ньому Торрічеллі використав скляну трубку завдовжки близько метра, запаяну з одного кінця, він наповнив її ртуттю, щільно закрив отвір пальцем і перевернув трубку та опустив її в чашу з ртуттю, далі відкрив отвір і частина ртуті вилилась, а у трубці залишився стовп ртуті заввишки приблизно 760 мм, а над ртуттю утворилася порожнеча.
Speaker A
Повторюючи даний дослід, Торрічеллі встановив, що висота стовпа ртуті, що залишається в трубці, не залежить від її довжини та діаметра, тобто беручи більшу чи грубшу трубку, все рівно він діставав ті ж самі 760 мм, хоча висота стовпа трохи змінювалася залежно від погоди.
Speaker A
І, якщо однорідна рідина в трубці та чаші не рухається, це означає, що тиск на поверхню ртуті з боку атмосфери і гідростатичний тиск стовпа ртуті в трубці однакові, тобто тиск стовпа ртуті висотою 760 мм дорівнює атмосферному.
Speaker A
Цей тиск був названий нормальним атмосферним тиском.
Speaker A
Тобто це тиск, який створює стовп ртуті висотою 760 мм.
Speaker A
Позначається літерою P маленьке з індексом атм, що означає атмосферний нормальний.
Speaker A
Тобто одиницею атмосферного тиску є 1 мм ртутного стовпа.
Speaker A
Позначається 1 мм рт.ст.
Speaker A
Але давайте переведемо нормальний атмосферний тиск у Паскалі, адже будь-які тиск ми можемо вимірювати в Паскалях.
Speaker A
Це зробити дуже просто.
Speaker A
Тобто ми можемо вже за формулою P = ρgh все ж таки порахувати нормальний атмосферний тиск, адже ми сказали, що він буде дорівнювати тиску стовпа ртуті.
Speaker A
Давайте це зробимо, тобто густину ртуті помножимо на прискорення вільного падіння та на висоту 0,76.
Speaker A
І ми маємо приблизно 101325 Па.
Speaker A
Ще більш наближено 100 кПа.
Speaker A
У фізиці і техніці використовують часто позасистемну одиницю атмосферного тиску, так звану фізичну атмосферу.
Speaker A
Позначається 1 атм.
Speaker A
Одна атмосфера приблизно дорівнює 100 кПа.
Speaker A
А чому дорівнює 1 мм ртутного стовпчика?
Speaker A
В Паскалях.
Speaker A
Ну, зрозуміло, що для цього досить 101325 Па поділити на 760 мм, і ми отримаємо наближено 133,3 Па.
Speaker A
Саме такому тиску відповідає тиск 1 мм ртутного стовпчика.
Speaker A
А які є прилади для вимірювання атмосферного тиску?
Speaker A
Усіх їх називають барометрами.
Speaker A
Барометр - прилад для вимірювання атмосферного тиску.
Speaker A
Існують три основні типи барометрів: це ртутний барометр, який вимірює тиск за висотою ртутного стовпчика в трубці, адже нам вже зрозуміло, що при зміні атмосферного тиску ртуть у чашці піднімається або опускається.
Speaker A
Другий тип - це барометр-анероїд, він вимірює тиск за деформацією пружної металевої коробки, яка не містить повітря, деформація коробки передається через систему важелів на стрілку, що переміщується по шкалі, тобто чим більший тиск атмосферний, тим більше стискається коробочка і стрілка нам це показує.
Speaker A
Також є ще третій тип барометра - це барограф.
Speaker A
Прилад для безперервного запису змін атмосферного тиску, він використовується, наприклад, на метеостанціях, складається з приймальної частини, передавального механізму з пером та барабану зі стрічкою, що обертається за допомогою годинникового механізму.
Speaker A
Усі ці типи ми зараз бачимо на екрані.
Speaker A
На практиці найчастіше використовують барометри-анероїди, завдяки їх зручності, компактності та безпечності, адже вже давно доведено, що ртуть - дуже небезпечна речовина, тому в відкритому виді нею користуватися не можна, тому ртутними барометрами давно вже ніхто не користується.
Speaker A
І ось, як ми вже сказали, що тиск залежить від погоди, тобто він змінюється з погодою, перед негодою, наприклад, тиск падає, а перед сонячною погодою зростає, це дозволяє створювати прогнози погоди.
Speaker A
Але також атмосферний тиск змінюється з висотою, адже ми на початку уроку говорили, що атмосфера щільніша в нижніх шарах, і чим вище ми піднімаємось, тим в нас густина молекул менша, а отже, тиск, створюваний молекулами, буде теж меншим.
Speaker A
Тобто покази барометра залежать від висоти над рівнем моря, чим вище, тим менший буде атмосферний тиск і навпаки, при цьому зміна висоти на кожні 11 метрів змінює тиск на 1 мм ртутного стовпчика, тобто на 133,3 Па.
Speaker A
Завдяки цій залежності, залежності тиску від висоти, барометри можна калібрувати для вимірювання висоти, що і роблять, це дозволило створити альтиметри - прилади для визначення висоти за атмосферним тиском.
Speaker A
Вони можуть міститись, наприклад, в годинниках.
Speaker A
Ними користуються пілоти в літаках, як бачимо, знання атмосферного тиску дуже важливі.
Speaker A
Давайте закріпимо подані знання розв'язуванням задач.
Speaker A
І так, задача перша.
Speaker A
Чому витягувати ноги з болотистого ґрунту важко?
Speaker A
При зануренні ноги у болотистий ґрунт з-під ноги видавлюється повітря, а тому при витягуванні ноги потрібно перемагати не тільки опір в'язкого ґрунту, але і силу атмосферного тиску.
Speaker A
Завдання два.
Speaker A
Чому шланг насоса, що відсмоктує повітря, роблять товстостінним?
Speaker A
Це роблять для того, щоб шланг не сплющувався під дією атмосферного тиску.
Speaker A
Завдання три.
Speaker A
Одним з найважливіших процесів у житті людини є дихання, як механізм дихання пов'язаний із атмосферним тиском?
Speaker A
Дійсно, дихаємо ми теж завдяки атмосферному тиску, м'язовими зусиллями ми збільшуємо об'єм грудної клітини, при цьому тиск повітря всередині легень зменшується і атмосферний тиск спрямовує порцію повітря всередину, при видиханні відбувається зворотнє явище.
Speaker A
Завдання чотири.
Speaker A
Виразіть у кілопаскалях тиск 560 мм рт. ст., 830 мм рт. ст.
Speaker A
Це зробити дуже просто.
Speaker A
Ми говорили, що 1 мм ртутного стовпчика дорівнює приблизно 133,3 Па.
Speaker A
Отже, нам треба 560 помножити на 133,3, і ми маємо 74648 Па, тобто 74,648 кПа.
Speaker A
830 мм ртутного стовпчика переводимо аналогічним чином, множимо на 133,3 Па і поділивши на 1000, отримане значення переводимо в кілопаскалі.
Speaker A
Завдання п'ять.
Speaker A
Виразіть у міліметрах ртутного стовпчика тиск 35 кПа, 90 кПа, відповідь округліть до десятих.
Speaker A
35 кПа - це 35000 Па, для переведення в міліметри ртутного стовпчика треба робити все навпаки, ніж в попередніх випадках.
Speaker A
Дані задачі вже треба не множити, а ділити на 133,3, і коли ми виконаємо це і заокруглимо до десятих, в нас вийде 262,6 мм ртутного стовпчика.
Speaker A
Те ж саме виконуємо, переводячи 90 кПа, це в нас 90000 Па, отже, поділивши, ми маємо 675,2 мм ртутного стовпа.
Speaker A
Задача шість.
Speaker A
У квартирі Іванки барометр показує атмосферний тиск 732 мм рт. ст. У квартирі Дениса той же барометр показує тиск 734 мм рт. ст. Вище чи нижче поверхом розміщується квартира Дениса порівняно з квартирою Іванки? На скільки метрів приблизно одна квартира розміщена вище другої?
Speaker A
Якщо у квартирі Дениса барометр показує тиск більший, отже, його квартира знаходиться нижче квартири Іванки, адже тиск при зменшенні висоти має зростати, а при збільшенні - зменшуватися.
Speaker A
Залишається порахувати, наскільки відрізняється розміщення даних квартир.
Speaker A
Запишемо коротку умову.
Speaker A
Тиск квартири Іванки, позначимо P1, рівний 732 мм ртутного стовпа.
Speaker A
Тиск в квартирі Дениса, позначимо P2, 734 мм ртутного стовпа.
Speaker A
Невідома H - висота між ними.
Speaker A
Для того, щоб знайти висоту, нам потрібно визначити різницю тисків.
Speaker A
Позначимо її ΔP.
Speaker A
ΔP = P2 - P1.
Speaker A
Віднявши, ми бачимо, що в нас різниця становить 2 мм ртутного стовпа.
Speaker A
А тепер нам треба просто пригадати те, що ми говорили на уроці, що кожні 11 метрів тиск зменшується, піднімаючись вгору, на 1 мм ртутного стовпа.
Speaker A
Тобто нам треба для визначення висоти H 11 * ΔP.
Speaker A
І в нас виходить 22 м.
Speaker A
Тобто Іванка живе на поверсі, що на 22 м вище за Дениса.
Speaker A
Задача розв'язана.
Speaker A
Задача сім.
Speaker A
Катерина подорожує Парижем і стоїть біля підніжжя величної Ейфелевої вежі, вона збирається піднятися на самий верх, щоб насолодитися неймовірним краєвидом на місто, на рівні підніжжя вежі тиск становить 745 мм ртутного стовпа.
Speaker A
Який тиск буде на вершині вежі, якщо її висота становить 324 м?
Speaker A
Зменшився чи збільшився тиск з висотою?
Speaker A
Ми вже знаємо, що з висотою тиск завжди зменшується.
Speaker A
Давайте визначимо, до яких одиниць він зменшиться.
Speaker A
В короткій умові вкажемо початковий тиск P1 745 мм ртутного стовпа.
Speaker A
Висота вежі, давайте позначимо H, 324 м.
Speaker A
Знайти тиск P2.
Speaker A
Задача дуже подібна до попередньої, єдине, що тут ми будемо шукати тиск P2, а не H.
Speaker A
З попередньої задачі зрозуміло, що для того, щоб знайти P2, нам треба від P1 відняти ΔP - зміну тиску.
Speaker A
А зміну тиску ΔP ми можемо порахувати, знову ж, подивившись на попередню задачу, за формулою H / 11.
Speaker A
Якщо ми підставимо, побачимо, що різниця тиску біля підніжжя і на вершині вежі становитиме 29,5 мм ртутного стовпця.
Speaker A
Тепер нам досить відняти від 745 29,5.
Speaker A
І тиск P2 буде становити 715,5 мм ртутного стовпчика.
Speaker A
Задача розв'язана.
Speaker A
Задача вісім.
Speaker A
При вході в метро барометр показує 101,3 кПа, якими будуть показання барометра на найглибшій станції Київського метро, яка розташована на глибині приблизно 110 м?
Speaker A
Знову ж, задача подібна на попередні дві.
Speaker A
Особливо на сьому.
Speaker A
Запишемо коротку умову.
Speaker A
P1 - це 101,3 кПа.
Speaker A
H - 110 м.
Speaker A
P2 невідоме.
Speaker A
Щоб знайти P2, нам треба знайти спочатку ΔP, а ΔP знаходимо так, як в попередній задачі.
Speaker A
H - висоту ділимо на 11.
Speaker A
110, розділивши на 11, дає нам 10 мм ртутного стовпа, а тепер, щоб перевести в Паскалі, нам достатньо помножити на 133,3 Па, адже ми знаємо, що 1 мм ртутного стовпчика дорівнює цьому значенню, і в нас виходить 1333 Па.
Speaker A
Для гарного віднімання, давайте переведемо їх в кілопаскалі, буде 1,333.
Speaker A
Є.
Speaker A
Тепер знаходимо P2.
Speaker A
Для цього до тиску P1 додаємо ΔP, адже зі зменшенням висоти у нас тиск буде зростати.
Speaker A
І в сумі ми маємо 102,633 кПа.
Speaker A
Саме такий тиск буде на найглибшій станції Київського метро.
Speaker A
Задача дев'ять.
Speaker A
Визначте, яку силу потрібно прикласти до рибки-прилипалки, щоб на березі її відірвати від човна, якщо площа присоски 2 см², а тиск складає 770 мм рт. ст.
Speaker A
Ця задача доволі проста.
Speaker A
Запишемо коротку умову.
Speaker A
Тиск 770 мм ртутного стовпчика.
Speaker A
Давайте переведемо цей тиск в Паскалі.
Speaker A
Адже оперуючи площею та силою нам треба саме ці одиниці.
Speaker A
Отже, 770 ми множимо на 133,3, і в нас виходить 102641.
Speaker A
Добре.
Speaker A
Тепер записуємо площу.
Speaker A
2 см² нам потрібно перевести в метри квадратні.
Speaker A
1 см² - це 1/10000 м², тобто множимо на 1/10000, і в нас виходить 0,0002 м².
Speaker A
Шукаємо силу F.
Speaker A
З загальної формули тиску P = F/S, сила тиску F буде дорівнювати добутку тиску на площу.
Speaker A
Отже, формула наша буде F = P * S.
Speaker A
Перевіривши одиниці, ми маємо Ньютони, все добре.
Speaker A
Можемо підставляти значення.
Speaker A
І виконавши множення, ми отримаємо приблизно 20,5 Ньютонів.
Speaker A
Записуємо відповідь.
Speaker A
Задачу зробили.
Speaker A
Тепер лишається виконати самоперевірку, спробувати відповісти на подані запитання, якщо щось не зрозуміло, ще раз повернутись до теми уроку і згодом виконати домашнє завдання.
Speaker A
А саме опрацювати параграф 31, вправа номер 31 (2, 4, 6).
Speaker A
Дякую за увагу.
Speaker A
До зустрічі на новій темі.
Topics:атмосферний тискбарометрфізика 7 класурок фізикивимірювання тискуТоррічеллі дослідртутний барометранероїдний барометрбарографзалежність тиску від висоти
![🌎⭐️I’ll just live today.[Full version] — Transcript](https://i.ytimg.com/vi/wyQWhfzwZp0/maxresdefault.jpg)
![[Manga Dub] Just as my wife and I were on the verge of … — Transcript](https://i.ytimg.com/vi/5QbV1QfTVXY/maxresdefault.jpg)
