- Атмосферное давление. Закон Паскаля
- узнать, что такое атмосферное давление
- знать формулировку закона Паскаля
- Меняется ли давление в морях и океанах в зависимости от глубины?
- Представьте, что вы отправились в поход в горы. Будет ли давление различаться у подножия горы и на её вершине?
- Если увеличить площадь соприкасающейся части тела о поверхность в два раза, то как изменится давление этого тела на данную поверхность?
Атмосферное давление. Закон Паскаля
Масса нашей планеты Земля очень велика — 6 ∙ 1024 кг, поэтому она может удерживать возле себя массивную атмосферу (рис. 1).
Рис. 1. Вид на земную атмосферу с высоты спутника
Благодаря притяжению к Земле, молекулы воздуха, движущиеся со скоростями около 460 м/с, не могут улететь в космос. Так, планета Марс имеет массу примерно в 10 раз меньше массы Земли, и давление марсианской атмосферы всего лишь
0,5 % от давления нашей атмосферы.
Атмосфера Земли простирается до высот 100–120 км, но с высотой она быстро делается разрежённой. Поэтому основная масса атмосферы Земли (около 80 %) содержится до высоты 15 км.
Атмосфера оказывает давление на все предметы, и оно достаточно велико. Мы просто не замечаем этого давления, т. к. постоянно живём в его условиях. Представьте себе, например, стол размерами 1 м ∙ 1 м. Вся масса воздуха над этим столом давит на него.
Давление атмосферы многократно измеряли. Оно незначительно меняется при изменении погоды (т. к. тёплый воздух менее плотный, чем холодный) и округлённо составляет 105 Па. Это означает, что на площадку в 1 м2 действует сила веса атмосферы 105 Н.
Давление воздуха на поверхность Земли (на уровне моря) почти не изменяется с высотой и в среднем равно pатм = 101 325 Па. Это давление называют нормальным атмосферным давлением. Округлённое значение в 105 Па называют технической атмосферой или просто одна атмосфера.
Атмосферное давление измеряют в Па (паскалях), в мм. рт. ст. (миллиметрах ртутного столба) и в атм (атмосферах).
Изменение атмосферного давления с высотой представлено в таблице 1. Так, на высоте 10 км давление составляет только 26 % от давления на уровне моря.
Таблица 1. Давление атмосферы на различных высотах
|
Высота, км
|
Давление, Па
|
Давление в % от нормального давления
|
|
0
|
101 325
|
100
|
|
1
|
89 876
|
89
|
|
2
|
79 501
|
78
|
|
5
|
54 048
|
53
|
|
8
|
35 652
|
35
|
|
10
|
26 500
|
26
|
|
12
|
19 399
|
19
|
|
15
|
12 112
|
12
|
|
20
|
5 529
|
5,5
|
|
30
|
1 197
|
1,2
|
|
50
|
79,8
|
0,1
|
|
100
|
0,0319
|
0,00003
|
|
120
|
0,00267
|
0,000003
|
Рис. 2. Блез Паскаль
Французский физик, математик и философ Блез Паскаль (рис. 2) выяснил, что атмосфера оказывает давление не только по вертикали на плоские поверхности, что было очевидно, как в случае с давлением твёрдых тел друг на друга. Он установил, что давление атмосферой оказывается и по горизонтали, например на стены домов, и под углом, например на скаты крыш. Он также выяснил, что на одинаковой высоте над уровнем моря давление воздуха всюду (на все предметы) одинаково.
Закон Паскаля: воздух передаёт оказываемое на него давление одинаково во всех направлениях.
Данный закон справедлив как для газов, так и для жидкостей.
Рис. 3. Круглая форма шара демонстрирует закон Паскаля
Проверить справедливость закона Паскаля легко на примере воздушного шара (рис. 3). Когда шар накачан, он принимает круглую форму, что может быть только в одном случае, если давление газа во все стороны передаётся одинаково.
Итоги
- Давление воздуха на поверхность Земли (на уровне моря) почти не изменяется с высотой и в среднем равно pатм = 101 325 Па. Это давление называют нормальным атмосферным давлением.
- Округлённое значение атмосферного давления в 105 Па называют технической атмосферой.
- Закон Паскаля: воздух передаёт оказываемое на него давление одинаково во всех направлениях.
Упражнение 1
Рис. 4
1. Давление воздуха в колесе самосвала БЕЛАЗ равно 6 техническим атмосферам. Выразите это давление в паскалях.
Контрольные вопросы
1. Почему возможно существование атмосферы вокруг Земли?
2. Что такое атмосферное давление?
3. Чему равно нормальное атмосферное давление?
4. Чему равно давление в одну техническую атмосферу?
5. Как формулируется закон Паскаля?
6. Какие примеры демонстрируют справедливость закона Паскаля?
Упражнение 1
1. 6 ∙ 105 Па
