Фізика. 7 клас. Шут

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 32. Атмосферний тиск

Земля оточена атмосферою — повітряною оболонкою, яка представляє собою суміш декількох газів (азота, кисню, аргона, вуглекислого газу, парів води й інших)

Що таке атмосферний тиск. Атмосфера утримується навколо земної поверхні силою тяжіння Землі. При цьому верхні шари атмосфери здійснюють тиск на нижні шари. Отже, той шар атмосфери, який безпосередньо прилягає до Землі, стиснутий найбільше і чинить тиск на земну поверхню. Цей тиск називають атмосферним тиском.

Але маса земної атмосфери за оцінками становить близько 5,3 • 1018 кг! Виникає питання: чому людина і тварини не відчувають атмосферного тиску, адже його зазнають тканини, кровоносні судини і стінки інших порожнин у тілі? Справа в тому, що кров та інші рідини і гази, що заповнюють ці порожнини, стиснені до такого самого тиску, а тому пружні стінки судин і артерій зазнають однакового тиску як зсередини, так і ззовні, а, отже, не деформуються.

Повітряна оболонка Землі сягає висоти кількох тисяч кілометрів, а щільність атмосфери з висотою зменшується. Так, уже на висоті 11 км над Землею густина повітря у 4 рази менша, ніж біля її поверхні. У найвищих шарах (тисячі кілометрів над Землею) атмосфера переходить у так званий безповітряний простір. Тому підрахувати атмосферний тиск так, як ми розраховували тиск рідини на дно посудини (§ 33), неможливо, оскільки густина повітря швидко зменшується з висотою.

Існуванням атмосферного тиску можна пояснити багато явищ, зокрема дію насосів, фонтанів тощо. Про його велике значення в житті людини ви вже знаєте з життєвої практики та уроків природознавства.

Земна поверхня й усі тіла, що перебувають на ній, зазнають тиску всієї товщі повітря — атмосферного тиску

Значення атмосферного тиску значною мірою залежить від стану атмосфери, зокрема від швидкості руху молекул повітря (тобто температури) та інших чинників

Існування атмосферного тиску довів дослід Отто фон Геріке по розриву «магдебурзьких півкуль»

Рис. 170. Гравюра з книги Геріке «Нові магдебурзькі досліди». Розрив півкуль упряжками коней

2. Як виміряли атмосферний тиск? Дослід Торрічеллі. Одним з перших експериментів, які довели існування атмосферного тиску, був дослід німецького винахідника, фізика і інженера Отто фон Геріке (1602—1686) з «магдебурзькими півкулями», виконаний у 1654 році. Він відкачав повітря з двох мідних півкуль, які були складені разом, і тиск зовнішнього повітря притиснув ці півкулі так сильно, що їх не могли розірвати дві упряжки коней (рис. 170).

Уперше виміряв атмосферний тиск видатний італійський фізик і математик Еванджеліста Торрічеллі у 1643 році.

Скляну трубку завдовжки близько 85 см, запаяну з одного кінця, заповнювали ртуттю і закривали відкритий кінець, щоб ртуть не виливалась (рис. 171). Після цього трубку перевертали і занурювали цей кінець у чашку зі ртуттю, а потім його відкривали. Ртуть у трубці опускалася і встановлювалася приблизно на 76 см вище, ніж у чашці зі ртуттю. У верхній частині трубки над ртуттю утворювався майже безповітряний простір — «торрічеллієва порожнина», заповнена парами ртуті.

Цей дослід став широко відомим і дістав назву досліду Торрічеллі. Торрічеллі вперше пояснив, що стовп ртуті у трубці зрівноважується тиском атмосфери на поверхню ртуті у чашці. Отже, за висотою стовпа ртуті в трубці Торрічеллі можна визначити атмосферний тиск і саме так він уперше був виміряний. Висота стовпа ртуті не завжди дорівнює 76 см: залежно від стану атмосфери вона чинить більший або менший тиск.

Рис. 171. Дослід Торрічеллі по вимірюванню атмосферного тиску

Домашнє експериментальне завдання

Наповніть склянку водою до верхнього краю, закрийте аркушем паперу і переверніть склянку догори дном (рис. 172). Що при цьому відбувається? Поясніть результат експерименту. Зробіть рисунок. Етапи та результат експерименту запишіть у робочий зошит.

Рис. 172. Склянка з водою, закрита аркушем паперу та перевернута догори дном

Подумайте і дайте відповідь

  • 1. Чим обумовлене існування атмосферного тиску?
  • 2. Які явища підтверджують існування атмосферного тиску? Опишіть їх.

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 32.

  • 1. Поясніть дію таких медичних засобів: піпетки (рис. 173, а), медичного шприцу (рис. 173, б), лікарської банки різних конструкцій (рис. 175, а, б).
  • 2. Поясніть, чому вода з пляшки в автопоїлці для птахів не виливається, а поповнюється знизу поїлки в міру того, як птахи випивають воду (рис. 175).

Рис. 173. Медичні засоби: а) піпетка; б) медичний шприц;

Рис. 174. Автопоїлка для птахів

  • 3*. У промисловості використовується така сучасна технологія одержання виробів з пластмас. Пластмасовий лист закріплюють над формою-матрицею. Зверху його розігрівають, а знизу відкачують повітря (рис. 176). Поясніть, що при цьому відбувається.

Рис. 175. Лікарські банки різних конструкцій

Рис. 176. Виготовлення виробів із пластмас за сучасною технологією