Ilmakehän paine on voima, jolla ilma painaa maata, ihmistä ja kaikkea häntä ympäröivää. Artikkeli kertoo sinulle, kuinka XVII vuosisadalla. kokeen avulla esitettiin ensimmäistä kertaa ilmanpaineen voima. Se on todella mielenkiintoista! Opimme kuinka ilmanpaine ilmaistaan ja miten se mitataan.
Koe Otto von Guericke
Kuinka suuri ilmanpaine on, maailma oppi vuonna 1654. Tämä tapahtui Magdeburgin (Saksa) kaupunginjohtajan Otto von Guericken ansiosta. Hän osoitti kokemusta niin sanotuista Magdeburgin pallonpuoliskoista. Sitten ei puhuttu siitä, kuinka ilmanpaine ilmoitetaan, koska he eivät vieläkään tienneet kuinka mitata sitä. Miltä pallonpuoliskot näyttävät, voit nähdä Magdeburgin museon valokuvassa.
Nämä ovat kaksi pronssista puolipalloa, joista toinen on kiinteä ja toisessa on reikä. Puolipallojen väliin laitettiin öljytty nahkatiiviste tiiviyttä varten ja liitettiin. Ilmaa pumpattiin ulos reiän kautta puolipalloilta. Mielenkiintoista on, että Guericke itse neljä vuotta aiemmin, vuonna 1650keksi tyhjiöpumpun. Hän on myös kuvassa. Kun ilmaa pumpattiin ulos, pallonpuoliskot puristettiin ilmanpaineella. Irrottaakseen ne toisistaan he käyttivät hevosten vetovoimaa.
Kokeile Magdeburgin pallonpuoliskoilla
Ennen kuin opimme, miten ilmanpaine ilmaistaan, suoritetaan koe. Käytämme siihen Magdeburgin puolipallojen mallia. Kiinnitä alipainepumppu puolipallon reikään kumiletkulla. Kytke se päälle, avaa yhden pallonpuoliskon hana. Paine niiden välisessä tilassa pienenee. Tämän seurauksena puolipalloihin vaikuttava voima sisäpuolelta pienenee ja ulkopuolelta vaikuttava voima kasvaa.
Ilman pumppauksen aikana on mahdotonta erottaa pallonpuoliskot toisistaan, koska ne sopivat tiukasti yhteen. Sammuta pumppu, irrota kumiletku. Ilma alkaa tulla puolipallojen väliseen tilaan. Sitten ne erottuvat helposti.
Mikä kirjain tarkoittaa ilmanpainetta
Yritetään laskea voima, joka puristi pallonpuoliskot. Kun pumppaamme ulos ilmaa, vain ilmakehän paineen voima vaikuttaa pallonpuoliskoihin. Se puristaa pallonpuoliskot ja suuntautuu onttojen pallojen sisäseinistä niiden välisen tilan keskelle. Puolipallojen halkaisija (d) Guerickessa oli 35,5 cm.
Kun emme pystyneet erottamaan pallonpuoliskoja, käy selväksi, että painevoima on erittäin suuri. Jopa kahdeksan hevosta kummallakin puolella ei voinut rikkoa näitä pallonpuoliskoja. Tässä on kaiverrus, joka havainnollistaa Otto von Guericken kokemusta.
Mikä kirjain edustaa painetta? P-kirjain. Normaali ilmanpaine (Patm) on 100 kilopascalia (kPa). Tällainen voima vaikuttaa puolipallon jokaiseen osaan. Painevoima F on yhtä suuri kuin ilmanpaineen ja puolipallojen poikkileikkausalan S tulo.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 m)2/4≈10 kN (kilonewtonia). Tämä on yhden tonnin kuorman paino, joten hevoset eivät pystyneet rikkomaan näitä pallonpuoliskoja.
Barometri
Miten ilmakehän paine ilmaistaan, tiedämme, mutta miten se mitataan? Italialaisen Torricellin 1600-luvun alkupuoliskolla keksimässä barometrissa oli puutteita. Se voi helposti rikkoutua, se oli täynnä myrkyllistä elohopeaa, ja halusit todella viedä sen eri paikkoihin ennustamaan säätä.
Oli tarpeen keksiä laite ilman lasiputkea, eli ilman nestettä. Tällainen barometri keksittiin vasta kaksisataa vuotta myöhemmin ja sitä kutsuttiin aneroidiksi. Tämä sana käännettynä venäjäksi tarkoittaa nestemäistä. Mieti, mikä aneroidibarometri on.
Tämä on pieni laite. Toisin kuin Torricellin elohopeaputki, joka on metrin korkea, se on helppo kuljettaa mukanasi minne ikinä menetkin. Mitä siinä on sisällä? Katsotaanpa barometrin räjähtämistä.
Miten siinä oleva paine ilmaistaan? Laitteessa on kellotaulun k altainen asteikko. Paine kilopascaleina ilmaistaan nuolella. Kellotaulun takana näemme kolme litistettyä laatikkoa. Niistä pumpataan ilmaa ja sisällä on jousi. Jos sitä ei olisi, ilmapiiri olisimurskatut laatikot. Edelleen jousesta vipu siirtyy pois, se välittää laatikoiden liikkeet. Miksi he liikkuvat? Laatikot voivat muuttaa paksuutta. Kun ilmanpaine on suurempi, ilma puristaa laatikoita, niiden paksuus pienenee. Kun paine on pienempi, jousi suoristuu ja laatikot paksunevat. Vipumekanismin kautta liike välittyy nuoleen.
Nestetön barometrilaite
Oppimme kuinka paine ilmaistaan nestettömässä barometrissa, ja nyt piirrämme sen kaavion.
Kolme laatikkoa antavat laitteelle lisää tarkkuutta, mutta periaatteessa yksi riittää. Se on erityisesti valmistettu aallotettuna, jotta sen paksuutta voidaan muuttaa. Muista aallotetut ja siksi joustavat pölynimurin letkut. Laatikon pohja on kiinnitetty alustaan. Sen yläosaan on kiinnitetty jousi, joka yrittää oikaista laatikkoa samalla tavalla kuin alumiiniviivain, jos se taivutettuna, yrittää suoristaa sitä. Ilmanpaine päinvastoin yrittää puristaa laatikkoa.
Kun paine kasvaa, laatikon paksuus pienenee, mikä tarkoittaa, että vipu kääntää akselia. Jos kiinnität nuolen akseliin, se pyörii oikealle, kun paksuus pienenee, ja vasemmalle, kun paksuus kasvaa.
