История открытия атмосферного давления 7 класс физика кратко

История открытия атмосферного давления        4

Измерение атмосферного давления        6

Особенности атмосферного давления        7

Чем же измеряют атмосферное давление?        8

Измерение атмосферного давления с помощью термгигрометра        9

Влияние изменений атмосферного давления на организм человека        10

Как влияет высокое атмосферное давление на состояние здоровья        11

Рекомендации для учащихся, учителей и взрослого населения        13

Список используемой литературы        19

Введение

Земля окружена оболочкой, это атмосфера. В его состав входят такие газы, как кислород, азот, углекислый газ, гелий. Пределы атмосферы достигают нескольких тысяч километров.  Молекулы газов, составляющих атмосферу, находятся в непрерывном движении. Вблизи земной поверхности гравитация держит их. Находясь в атмосфере, молекулы воздуха не прекращают хаотического движения, что приводит к появлению атмосферного давления.

Жизнь на Земле возможна до тех пор, пока существует земная атмосфера – газовая оболочка, защищающая живые организмы от вредного воздействия космических излучений и резких колебаний температуры. Атмосферным воздухом дышат все аэробные организмы. И когда люди хотят подчеркнуть важное значение чего-либо, они говорят: “ Необходим как воздух”. Это словосочетание можно объяснить тем, что человек не может прожить без воздуха больше пяти минут. Следовательно, атмосфера Земли играет очень важную роль в жизни людей, так как существование всего живого без земной атмосферы невозможно.

• Изучить зависимость давления от различных величин.
• Провести собственный эксперимент по изучению давления и установлению математических зависимостей.
• Узнать практическое применение.
• Создать мультимедийное приложение к исследовательской работе.

Атмосферное давление – это давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. Если бы атмосфера Земли не вращалась вместе с Землей вокруг ее оси, то на поверхности Земли возникли бы сильнейшие ураганы. Весь земной шар окутывает невидимым слоем атмосфера. Благодаря такой оболочке поверхность Земли меньше нагревается днём и меньше остывает ночью, создавая условия для существования жизни.

В атмосфере принято выделять шесть слоев: экзосфера; ионосфера; стратосфера; тропосфера, мезосфера, стратосфера, тропосфера

Изучение атмосферного давления тесно связано с практическими потребностями людей.Устройство насоса было известно еще в глубокой древности. Ученый Аристотель объяснил движение воды за поршнем в трубе насоса тем, что «природа боится пустоты». Истинная причина  – давления атмосферы – им была неизвестна.В конце первой половины 17 века во Флоренции строили всасывающие насосы. Он состоит из вертикально расположенной трубы, внутри которой имеется поршень. С помощью насосов хотели поднимать воду на большую высоту, но насосы этого не делали.Обратились за советом к Галилею. Он указал, что насосы не могут поднять воду выше 10 м. После смерти Галилея исследования продолжил его ученик – Торричелли.Раздумывая над эти опытом, Торричелли пришел к заключению, что причиной поднятия в трубке ртути является давление воздуха, а не «боязнь пустоты». Это давление производит воздух своим весом.Французский  ученый Паскаль, узнал об опытах Торричелли и повторил их с ртутью и водой. Но для доказательства факта существования атмосферного давления, Паскаль проделал опыт Торричелли один раз у подножия горы, а другой раз на вершине её. Если бы на вершине горы столб ртути оказался ниже, чем у подножия её, следовало бы заключить, что ртуть в трубке поддерживается атмосферным давлением.Такой опыт был проведен, он показал, что давление воздуха на вершине горы, было почти на 100 мм рт. ст. меньше, чем у подножия горы. Чтобы еще раз доказать, что ртутный столб удерживается атмосферным давлением, Паскаль поставил другой опыт, который образно назвал доказательством пустоты в пустоте.Прибор устанавливают на тарелку воздушного насоса. В начале опыта давление в стеклянном сосуде равно атмосферному, оно измеряется разностью высот столбов ртути в барометре с закрытой узкой трубкой. В барометре с открытыми концами ртуть стоит на одном уровне. Затем из стеклянного сосуда воздух выкачивается насосом. По мере удаления воздуха уровень ртути в барометре с закрытой узкой трубкой понижается, а в барометре с открытой узкой трубкой повышается. Когда воздух будет полностью удален из стеклянного сосуда, уровень ртути в узкой закрытой трубке барометра упадет и сравняется с уровнем ртути в его широком колене. В узкой открытой трубке барометра ртуть под действием атмосферного давления поднимется на высоту равную высоте ртути в барометре с закрытой узкой трубки в начале опыта.  Этим опытом Паскаль еще раз доказал существование атмосферного давления.Опыты Паскаля окончательно опровергли теорию Аристотеля о «боязни пустоты» и подтвердили существование атмосферного давления.

Знаменитый французский математик Блез Паскаль, 19 сентября 1648 года доказал существование атмосферного давления и опровергший утверждение Аристотеля о том, что «природа боится пустоты». Проделал опыт на горе Пюи-де-Дом в Клермоне, по просьбе ученого, его зять Флорен Перье, сам он передвигался на костылях и подняться на верх был просто не в состоянии. В честь этого открытия единицу измерения давления назвали «паскалем».

Традиционно считалось, что всасывающие насосы работают из-за того, что «природа боится пустоты». Но голландец Исаак Бекман в тезисах своей докторской диссертации, защищенной им в 1618 году, утверждал: «Вода, поднимаемая всасыванием, не притягивается силой пустоты, но гонима в пустое место налегающим воздухом».

В 1630 году физик Балиани написал письмо Галилею о неудачной попытке устроить сифон для подъема воды на холм высотой 21 метр. В другом письме Галилею от 24 октября 1630 года Балиани предположил, что подъем воды в трубе обусловлен давлением воздуха.

Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами – вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес.

Совместно с Винченцо Вивиани, Торричелли провел первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр – стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 миллиметров.

Блезу Паскалю – знаменитому математику, физику и мыслителю, была присуща удивительная разносторонность, характерная для людей эпохи Возрождения. В конце 1646 года до французского города Руана, где в то время жила семья Паскалей, докатилась молва об удивительных итальянских опытах с пустотой – опыты Торричелли.

Паскаль с увлечением их повторяет, экспериментируя не только с ртутью как Торричелли, но и с водой, маслом, красным вином, для чего ему потребовались бочки вместо чашек и трубки длиной около 15 метров. Эти эффектные опыты проводились прямо на улицах Руана, радуя его жителей. Паскаль верил, что в трубке Торричелли есть пустота, и упорно искал этому доказательство.

Решающий эксперимент был проведен 19 сентября 1648 года. В этот день было доказано существование атмосферного давления и опровергнуто утверждение Аристотеля о том, что «природа боится пустоты». Надо сказать, что в те времена во Франции за выступление против Аристотеля можно было попасть на каторгу.

При помощи запаянной с одного конца стеклянной трубки, опрокинутой другим концом в чашечку с ртутью, предстояло измерить, на какую высоту поднимается в ней жидкий металл у подножия и на вершине горы Пюи-де-Дом высотой 1647 метров в Клермоне.

Как Паскаль и предполагал, на вершине столбик ртути остановился на более низкой отметке – ведь там толща земной атмосферы ровно на 1647 метров меньше. При такой высоте горы разница уровней ртути составила более 8 сантиметров, что, по словам Перье, «повергло свидетелей эксперимента в удивление и восхищение». В честь этого открытия единицу измерения давления назвали «паскалем». А зять ученому понадобился потому, что сам он передвигался на костылях и подняться на гору просто не смог бы.

Опыт Торричелли

Фамилия Торричелли связана в первую очередь с доказательством существования атмосферного давления, а также с популяризированными явлением «торричеллиевой пустоты». Свое доказательство он осуществил экспериментальным путем, постановкой опыта.

О воздухе

Галилей, бывший учителем Торричелли, в годы своей научной деятельности сумел доказать, что воздух обладает массой. Сделал он это несколькими способами и даже определил, как плотность воздуха соотносится с плотностью воды.

Доказательство было проведено в серии опытов. Сначала он брал сосуд, нагнетал в нем воздух и погружал его в емкость с водой. После разрежал воздух и снова погружал. Результат убедил его в том, что воздух имеет массу. Затем, измерив объем закаченного воздуха и массу сосуда, он наполнял этот же сосуд водой и сравнивал показания. Так ему удалось соотнести плотности веществ.

По стопам учителя

Измерением атмосферного давления озадачились с тех пор, как Галилей доказал наличие у воздуха веса. Ведь вес – это сила, с которой объект с массой давит на другие предметы, а сила, отнесенная к площади действия, и есть давление.

Рис. 1. Вес тела.

Торричелли взялся за эту проблему и предложил провести эксперимент. Для этого была взята стеклянная трубка, которую с одной стороны запаяли. Длинная ее была порядка метра. В нее налили ртуть, а затем, перевернув, опустили в емкость, которая также была заполнена ртутью. Часть вещества из трубки перетекло в чашу. Высота ртути, оставшейся в трубке, была зафиксирована. С течением времени уровень менялся, но незначительно: то поднимался, то опускался, коррелируя с переменами погодных условий. При этом в верхней части трубки оставался вакуум, та самая «торричеллиева пустота».

Рис. 2. Схема установки из опыта Торричелли.

Резонным был вопрос: что влияло на уровень? То же, что не позволило ртути полностью вытечь из трубки, а именно давление атмосферы Земли, с силой действовавшей на поверхность вещества в емкости. При этом эта сила равна силе, с которой давит столб ртути, а значит рассчитывается по давно известной формуле: $P =
ho gh$, где за $
ho$ берется плотность ртути.

С тех пор атмосферное давление традиционно измеряется в миллиметрах ртутного столба, а установка, сконструированная для опыта Торричелли, получила название ртутного барометра.

Рис. 3. Барометр.

Задачи

Тогда из формулы для гидростатического давления высота равна:

Давление будем искать по следующей формуле:

Тогда давление атмосферы равно:

$P = 2500 cdot 9,8 cdot 4 = 98 кПа$

Что мы узнали?

В ходе урока мы разобрали опыты, доказывающие существование веса воздуха, а также поговорили кратко об измерении атмосферного давления в опыте Торричелли. В завершении урока решили две элементарные задачи.

Тест по теме

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

Оценка доклада

А какая ваша оценка?

История открытия атмосферного давления Презентацию по физике подготовила Ученица 7 «Б» класса Николаева Анастасия Учитель: Кабанова Елена Викторовна 10 февраля 2014 г. Презентацию по физике подготовила Ученица 7 «Б» класса Николаева Анастасия Учитель: Кабанова Елена Викторовна 10 февраля 2014 г.

Что такое атмосферное давление Это давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и земную поверхность. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. Атмосферное давление измеряется барометром. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C.

Кто открыл атмосферное давление Как измерить давление атмосферы, впервые догадался итальянский ученый Торричелли. Предложенный им опыт был осуществлен в 1643 г. учеником Галилея Вивиани. В этом опыте использовалась запаянная с одного конца стеклянная трубка длиной около 1 м. Ее наполнили ртутью и, закрыв пальцем (чтобы ртуть не вылилась раньше времени), перевернув, опустили в широкую чашу со ртутью. После того как трубку открыли, часть ртути из нее вылилась и в ее верхней части образовалось безвоздушное пространство -“торричеллиева пустота”. При этом высота столба ртути в трубке оказалась равной примерно 760 мм (если отсчитывать ее от уровня ртути в чаше).

Опыт Паскаля Подтверждение предположения Торричелли. В 1648 г. опыт Блеза Паскаля на горе Пью-де-Дом доказал, что меньший столб воздуха оказывает меньшее давление. Вследствие притяжения Земли и недостаточной скорости молекулы воздуха не могут покинуть околоземное пространство. Однако они не падают на поверхность Земли, а парят над ней, т.к. находятся в непрерывном тепловом движении.

Кто ещё занимался атмосферным давлением Много и плодотворно изучением атмосферного давления, занимался Отто фон Герике – бургомистр города Магдебурга. В мае 1654 г. Он поставил опыт «магдебургские полушария», который явился наглядным доказательством существования атмосферного давления.

Опыт «магдебургские полушария» Для опыта подготовили два металлических полушария ( одно с трубкой для откачивания воздуха ). Их сложили вместе, между ними поместили кожаное кольцо, пропитанное расплавленным воском. С помощью насоса откачали воздух из полости, образовавшейся между полушариями. На каждом из полушарий имелось прочное железное кольцо. Две восьмерки лошадей, впряженные в эти кольца, потянули в разные стороны, пытаясь разъединить полушария, но это им не удалось. Когда внутрь полушарий впустили воздух, они распались без внешнего усилия.

Интересно знать Магдебургские полушария есть у каждого человека: головки бедренных костей удерживаются в тазобедренном суставе атмосферным давлением.

Как мы пьём? Втягивание ртом жидкости вызывает расширение грудной клетки и разрежение воздуха как в легких, так и во рту. Повышенное по сравнению с внутренним наружное атмосферное давление «вгоняет» туда часть жидкости. Так организм человека использует атмосферное давление.

Воздух лекарь При сильном кашле врач рекомендует больному банки. Если внести в банку горящую ватку, смоченную одеколоном, воздух в банке нагревается и частично выходит наружу, внутри образуется разрежение. В этот момент банку быстро прижимают к телу. Атмосферное давление вдавливает внутрь банки часть кожи с прилегающими к ней тканями. При этом создаётся усиленный приток крови к данному участку, что является важнейшим лечебным фактором. Когда банку снимают, то слышится характерный хлопок: это наружный воздух врывается в неё.

Материалы использованные в презентации Учебник по физике за 7 класс автор А.В.Перышкин Ресурсы интернета: поисковая система яндекс

Барометр-анероид

Обновлено 13 Июля, 2021

Одним из важных приборов, использующихся при предсказании погоды, является барометр. Изначально был изобретён ртутный барометр, однако ртуть — это небезопасное вещество, и в ртутном барометре количество его достаточно велико. Поэтому в современной практике используется барометр-анероид. Кратко поговорим о том, что измеряет барометр-анероид и каков его принцип действия.

Атмосферное давление и его измерение

Температурные условия на Земле таковы, что некоторые вещества находятся в газообразном состоянии и образуют атмосферную оболочку планеты. Земного притяжения достаточно, чтобы удерживать её от рассеивания в космическом пространстве, в отличие, скажем, от Луны. Кроме того, верхние слои атмосферы давят на нижние, это и является причиной появления атмосферного давления.

Впервые атмосферное давление было измерено Э. Торричелли в XVII в. Для этого была взята запаянная с одного конца стеклянная трубка, наполненная ртутью. Если опустить открытый конец трубки в чашку с ртутью, подняв запаянный конец вверх, ртуть в трубке опустится приблизительно до высоты 760 мм. В запаянном конце трубки над ртутью при этом появится пустота, названная торричеллиевой.

Рис. 1. Торричеллиева пустота

Из курса физики 7 класса известно, что ртуть в трубке имеет такую высоту, чтобы уравновешивать давление воздуха, следовательно, давление можно выражать в единицах высоты ртутного столба и измерять с помощью обычной линейки. Такой прибор, состоящий из трубки с ртутью и линейки, называется ртутным барометром.

Ртуть можно заменить любой другой жидкостью, в том числе водой. Однако вода в 13,5 раз легче ртути, а значит, и столб её в трубке будет во столько же раз выше и составит около 10 м. Измерять высоту такого столба неудобно, но такие барометры также существуют.

Рис. 2. Водяной барометр

Ртутный барометр является простым и точным прибором для измерения атмосферного давления, но ртуть — ядовитое вещество, имеющее свойство медленно испаряться (и пары ртути также ядовиты).

Поэтому изобрели барометр, в котором не использовалась ртуть для измерения (анероид, то есть безжидкостный). Главная часть устройства барометра-анероида — это запаянная металлическая гофрированная коробочка, из которой выкачан воздух. Под действием атмосферного давление коробочка немного сжимается, и тем сильнее, чем выше давление. Если давление ослабевает, гофрированная часть коробочки немного распрямляется. Таким образом, толщина такой коробочки будет всегда пропорциональна величине давления, действующей снаружи.

К коробочке припаяна тяга, которая через специальный рычажный механизм передаётся на стрелку, шкала которой может быть проградуирована любым удобным образом — хоть в миллиметрах ртутного столба, хоть в стандартных единицах СИ — паскалях.

Рис. 3. Устройство барометра-анероида.

Как правило, в таких барометрах в рычажном механизме имеется специальный настроечный винт, позволяющий менять положение стрелки. Изменение толщины коробочки очень невелико, и при промышленном производстве выдерживать требуемую точность изготовления слишком накладно. Поэтому коробочка изготавливается с некоторым допуском, а точное выставление значения атмосферного давления производится с помощью настроечного винта по эталонному барометру.

Сама цифра атмосферного давления не очень информативна. Гораздо важнее её изменения. Многие знают, что погода скоро испортится, если «барометр падает». И наоборот, погода улучшится, если показания барометра увеличиваются. Поэтому в большинстве барометров-анероидов есть также вторая контрольная стрелка, которую можно выставлять вручную. Эта стрелка совмещается с основной, и далее, через некоторое время, становится ясно, как изменяется давление — растёт ли оно или падает. Кроме того, нередко в барометр добавляются дополнительные маленькие приборы — термометр и гигрометр.

Барометр-анероид — это прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления и не содержащий внутри жидкости. Его основой является гофрированная коробочка, изменение толщины которой с помощью рычажного механизма передаётся на стрелку.

Измерение атмосферного давления

Паскаль, единица давления

Давление – это сила, приложенная на единицу площади. Сила измеряется в ньютонах, поверхность в квадратных метрах, единицей давления является паскаль (Па). Один паскаль равен силе в один ньютон, действующей на поверхность в один квадратный метр. К примеру: стандартный лист бумаги А4 весит, как правило, 80 граммов при площади в один квадратный метр. Давление, которое он окажет в этом случае на стол, составит 0,8 Па.

Мы не можем жить без атмосферного давления!

Странно, но факт: мы действительно не можем жить без атмосферного давления! Даже сейчас, когда ты читаешь эту статью, твое тело использует атмосферное давление, чтобы перемещать воздух в легкие и из них. Это говорит о том, что благодаря атмосферному давлению мы можем дышать.

Как же мы дышим?

Диафрагма — самая важная мышца при вдохе. Она попеременно сокращается и расслабляется, при этом изменяются объем легких и внутреннее давление в них. Когда объем легких увеличивается, то давление в них снижается, т.е. оно становится ниже атмосферного, и воздух начинает поступать в легкие. Так происходит вдох. При повышении давления в легких воздух выходит. Это выдох.

История открытия атмосферного давления тесно связана с объяснением действия насосов.

Простейшие насосы были известны еще со времен Аристотеля, который утверждал, что вода поднимается за поршнем потому, что «природа не терпит пустоты». Однако при сооружении фонтанов во Флоренции в 1638 г. оказалось, что вода поднимается чуть выше 10 м в трубе высотой 12 м и останавливается, сколько бы её ни качали, не заполняя оставшуюся в трубе «пустоту».

Галилео Галилей, к которому обратись за помощью, предложил разобраться с этой проблемой своему ученику – Эванджелиста Торричелли. После серии опытов Торричелли пришел к выводу: вес водяного столба в трубе насоса поддерживается давлением воздуха, действующего на свободную поверхность воды в резервуаре.

Поскольку речь шла о столбе жидкости, возникла замечательная идея: плотность ртути в 13,6 раз больше плотности воды, следовательно, ртутный столб таким же весом будет в 13,6 раз короче и можно перейти от громоздких опытов на стройплощадке к лабораторным исследованиям.

Заметим, что такое неосторожное обращение с опаснейшим веществом вызывает сегодня недоумение. Однако техника безопасности при работе с ртутью была в те времена не на высоте. Вероятно, именно из-за этих опытов Торричелли прожил всего 39 лет.

Идеи о том, что планету окружает атмосфера, воздух имеет вес и оказывает давление на поверхность Земли, были достаточно смелыми, и понадобилось некоторое время, чтобы их приняли современники.

Эксперименты Отто фон Герике

В 1654 году Отто фон Герике провел в Магдебурге масштабный эксперимент для демонстрации силы давления воздуха и изобретенного им воздушного насоса.

Вот как сам Герике описывал этот опыт:

«Я заказал два медных полушария диаметром в три четверти магдебургского локтя. К одному полушарию приделали кран, через который можно было выкачивать воздух с помощью воздушного насоса. К полушариям прикрепили кольца и продели в них канаты, привязанные к упряжи лошадей. Я велел соединить полушария, чтобы образовался шар, и вложить между полушариями кожаное кольцо, пропитанное смесью воска со скипидаром, – оно не пропускало воздух внутрь полушарий.

Когда воздух из полушарий выкачали, давление наружного воздуха прижало их друг к другу так сильно, что 16 лошадей не могли разнять их. Но стоило поворотом крана открыть доступ воздуху внутрь полушарий – и их можно было разнять руками».

Опыт с магдебургскими полушариями стал убедительным доказательством существования, как атмосферы, так и вакуума – безвоздушной «пустоты» внутри полушарий.

В 1657 году Герике построил водяной барометр, с помощью которого в 1660 году предсказал надвигающуюся бурю за 2 часа до её появления. В 1663 году изобрел электростатический генератор, изучал свойства электричества, описал отталкивание одноименно заряженных предметов. Будучи сторонником гелиоцентрической системы, занимался также астрономией.

Герике был выдающимся ученым, инженером, мыслителем и общественным деятелем своей эпохи. Как ученый, он особо подчеркивал важность эксперимента для формирования научного знания.

Как взвесить воздух в школьной лаборатории?

Опыты Торричелли и Герике являются доказательством того, что воздух имеет вес.

В школьной лаборатории, используя несложное оборудование, можно также взвесить воздух. Для этого понадобятся:

1) прочная стеклянная колба; 2) пробка с трубкой и зажимом; 3) насос; 4) весы

Вывод: Отклонение стрелки весов равно массе откачанного воздуха.

Измерение атмосферного давления с помощью барометров

Еще в XVII веке, измеряя атмосферное давление по высоте ртутного или водного столба, исследователи заметили, что оно не остается постоянным: перед хорошей погодой давление растет, а перед ненастьем – падает. Значит, по изменению атмосферного давления можно достаточно уверенно предсказывать погоду. В эпоху освоения новых океанов и континентов такое умение было бесценным для моряков и путешественников.

Так появились барометры – приборы для измерения атмосферного давления.

Атмосферное давление на различных высотах

Воздух имеет массу, следовательно, он имеет вес и оказывает давление на поверхность под ним. Плотность воздуха очень сильно зависит от его температуры и влажности, а также от высоты над уровнем моря.

Как известно, расстояние между молекулами газа в несколько раз больше размера молекул, поэтому газы хорошо сжимаются (см. §16 данного справочника). В результате слои атмосферы у поверхности Земли, сжатые всеми слоями, расположенными выше, имеют большую плотность. Чем больше плотность газа, тем чаще молекулы сталкиваются между собой и различными поверхностями, т.е. тем большее давление газ создаёт.Получается, что давление атмосферы наибольшее у поверхности Земли и постепенно уменьшается с высотой.

Атмосферное давление на различных высотах над уровнем моря

У поверхности Земли на уровне моря плотность сухого воздуха при 15°С равна 1,2250 кг/м3.

Эта величина неточная, но она может использоваться для быстрой оценки уменьшения давления с ростом высоты.

С другой стороны, зная более точную зависимость давления от высоты, можно построить прибор, который будет измерять давление, а показывать высоту. Такие приборы называют высотомерами (альтиметрами). Их используют в авиации, космонавтике и для высокогорных экспедиций.

Скольким паскалям равно атмосферное давление в 730 мм рт.ст.? Выразите это давление в гектопаскалях. Какую погоду можно прогнозировать при таком давлении: ясную или пасмурную?

Определите глубину шахты, если на ее дне барометр показывает давление 109 кПа, а на поверхности Земли – 104 кПа. Примите плотность воздуха равной 1,3 кг/м3, g≈10 м/с2.

Какова высота небоскреба, если у его входа барометр показывает 760 мм рт.ст., а на крыше – 740 мм рт.ст. Примите плотность воздуха равной 1,29 кг/м3.

В трубке, запаянной с верхнего конца, удерживается столбик ртути высотой 20 см. Атмосферное давление – 760 мм рт.ст. Каково давление воздуха в верхней части трубки? Выразите ответ в мм рт.ст. и гектопаскалях. Примите g=9,8 м/c2

Особенности атмосферного давления

Почему мы не чувствуем атмосферное давление?

Мы не чувствуем давления воздуха, потому что давление атмосферы равномерно распределяется со всех сторон и потому что внутри нас есть такое же давление воздуха и жидкости, а адаптационные способности организма постоянно уравновешивают внутреннее давление, подстраивая его под изменение атмосферного. Но адаптации проходят только в небольшом интервале.

Зная, что 1 м3 воздуха при температуре 0° на уровне моря весит 1,3 кг, легко подсчитать, что на крышу дома, имеющую площадь, например, 100 м², атмосфера давит с силой 107 Н, что соответствует весу тела массой 1000 т. Однако крыша дома не проваливается.

Площадь спины лежащего на пляже человека заведомо больше 0,2 м2; следовательно, атмосфера давит на спину человека с силой, большей чем 20 000 Н, что соответствует камешку массой 2 т. Однако человек вообще не ощущает никакого давления сверху.

Опыт «Сухим из воды» демонстрирует нам ещё и доказательство внутреннего давления, уравновешивающего наружное давление атмосферы.

История открытия атмосферного давления

ТОРРИЧЕЛЛИ, ЭВАНДЖЕЛИСТА (Torricelli, Evangelista) (1608–1647), итальянский физик и математик. Родился 15 октября 1608 в Фаэнце.

В 1627 приехал в Рим, где изучал математику под руководством Б.Кастелли, друга и ученика Галилео Галилея. Под впечатлением трудов Галилея о движении написал собственное сочинение на ту же тему под названием Трактат о движении (Trattato del moto, 1640).

В 1641 переехал в Арчетри, где стал учеником и секретарем Галилея, а позже его преемником на кафедре математики и философии Флорентийского университета.

С 1642, после смерти Галилея, придворный математик великого герцога Тосканского и одновременно профессор математики Флорентийского университета. Наиболее известны труды Торричелли в области пневматики и механики.

Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм.

В 1644 развил теорию атмосферного давления, доказал возможность получения так называемой торричеллиевой пустоты.

В основном труде по механике «О движении свободно падающих и брошенных тяжёлых тел» (1641) развивал идеи Галилея о движении, сформулировал принцип движения центров тяжести, заложил основы гидравлики, вывел формулу для скорости истечения идеальной жидкости из сосуда.

Как было открыто атмосферное давление?

Атмосфера – воздушная оболочка Земли, высотой несколько тысяч километров. Лишившись атмосферы Земля стала бы такой же мертвой, как ее спутница Луна, где попеременно царят то испепеляющий зной, то леденящий холод – + 130 0С днем и – 150 0С ночью. По подсчетам Паскаля атмосфера Земли весит столько же, сколько весил бы медный шар диаметром 10км – пять квадриллионов (5000000000000000) тонн!

Впервые весомость воздуха привела людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами – вода не поднималась выше 10,3м. Поиски причин упрямства воды и опыты с более тяжелой жидкостью – ртутью, предпринятые в 1643г. Торричелли, привели к открытию атмосферного давления. Торричелли обнаружил, что высота столба ртути в его опыте не зависит ни от формы трубки, ни от ее наклона. На уровне моря высота ртутного столба всегда была около 760мм.

Ученый предположил, что высота столба жидкости уравновешивается давлением воздуха. Зная высоту столба и плотность жидкости, можно определить величину давления атмосферы. Правильность предположения Торричелли была подтверждена в 1648г. опытом Паскаля на горе Пью-де-Дом. Вследствие притяжения Земли и недостаточной скорости молекулы воздуха не могут покинуть околоземное пространство. Однако они не падают на поверхность Земли, а парят над ней, т.к. находятся в непрерывном тепловом движении.

Благодаря тепловому движению и притяжению молекул к Земле их распределение в атмосфере неравномерно. При высоте атмосферы в 2000-3000км 99% ее массы сосредоточено в нижнем (до 30км) слое. Воздух, как и другие газы, хорошо сжимаем. Нижние слои атмосферы в результате давления на них верхних слоев имеют большую плотность воздуха. Нормальное атмосферное давление на уровне моря в среднем составляет 760 мм рт.ст.= 1013гПа. С высотой давление и плотность воздуха уменьшаются.

Как влияет высокое атмосферное давление на состояние здоровья

Во время роста показателей атмосферного давления метеорологи отмечают наступление антициклона. Для этого периода характерна безветренная, сухая погода. Несмотря на то, что скачки температуры не присущи для этого периода, воздух все же в значительной мере насыщен мельчайшими агрессивными веществами.

Для здорового человека не составляет труда подстроиться под такую погоду, и адаптация происходит быстро. Люди, у которых наблюдаются частые проявления гипертонии, относятся к особенно уязвимой части населения. Также негативная реакция может настигнуть людей с повышенной склонностью к аллергическим проявлениям.

При резкой смене показателей давления наблюдается целый ряд негативных симптомов:

• Появление вялости и слабости.
• Снижение уровня работоспособности.
• Болезненные ощущения в области сердца.
• Помутнение в глазах.
• Звон в ушах.
• Боли в голове.
• Кровотечения из носа.

В этот период наблюдается создание благоприятных условий для жизнедеятельности патогенных микроорганизмов, в результате чего может возникать вспышка инфекционных заболеваний. Это связано с замедлением роста иммунных клеток при подъеме давления.

У людей со сниженным артериальным давлением в организме происходят обратные процессы: улучшается самочувствие, повышается трудоспособность, повышается настроение и ощущается прилив жизненной энергии.

Влияние изменений атмосферного давления на организм человека

Показатели давления постоянно меняются и формируют отдельные условные зоны. Неравномерное прогревание Солнцем земной поверхности способствует постоянному перемещению воздушных масс. В местах, где воздушных масс стало больше, давление растет, а там, откуда воздушные массы ушли – давление снижается.

Как влияет низкое атмосферное давление на здоровье человека?

Согласно классификации метеорологов, низкое давление считается циклоном. При его наступлении отмечается ухудшение погодных условий, выпадают осадки, наблюдается облачность и чрезмерная влажность. Такое изменение влечет появление ухудшения самочувствия, в особенности у тех, кто имеет хронические заболевания.

Атмосферное давление, норма для человека которого может варьироваться в зависимости от региона проживания, при понижении становится причиной появления таких симптомов:

• Снижение силы удара сердца.
• У людей с нарушениями зрения отмечается появление болей в глазах, острота зрения еще больше ухудшается, появляются головные боли.
• Вялость, повышенная утомляемость.
• В ушах ощущается шум.
• Головные боли, вплоть до нестерпимых.
• Ощущение нехватки воздуха.

Могут появляться не только болезненность в суставах, но даже нарушаться их функции. У пациентов с психическими заболеваниями в это время могут обостриться патологические симптомы.

Измерение атмосферного давления с помощью термогигрометра

Атмосферное давление измеряется не только с помощью различных видов барометров, но и такими универсальными цифровыми приборами, как термогигрометры. Несмотря на то, что основная задача данных устройств – определение относительной влажности и температуры, они прекрасно справляются и с измерением давления воздуха, показывая максимально точные величины. Поэтому такие многофункциональные приборы приобрести намного выгоднее, чем устаревшие барометры и психрометры.

Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. ИВТМ-7 М 2-Д-В обладает высокой степенью пылевлагозащитные (IP65), благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.

Исследовательская часть

Опыты, доказывающие существования атмосферного давления

Я провела опыты, которые можно объяснить существованием атмосферного давления.

Вода в перевернутом стакане

Чтобы доказать существование атмосферного мы можем проделать старый, но удивительный фокус: погрузить стакан в воду, перевернуть его под водой вверх дном и медленно вытаскивать из воды. При этом вода остается в стакане, пока край его находится под водой. Или еще, наполним до краев стакан водой и прикроем листком плотной бумаги. Перевернем стакан, придерживая лист бумаги ладонью, а затем убираем руку – вода не выливается! Что же удерживает воду в стакане?

давление атмосферного воздуха снаружи на бумагу больше давления воды на нее изнутри, поэтому бумага остается как приклеенная к краю стакана.

Подъём воды вслед за поршнем

Возьмем стеклянную трубку, внутри которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен в воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода.

Происходит это потому, что при подъёме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.

На дне пластиковой бутылки сделаем отверстие. Зажмем отверстие пальцем и нальем в бутылку воды, закроем горлышко крышкой. Осторожно отпускаем палец. Вода из бутылки выливаться не будет. Теперь если открыть крышку, из отверстия польется вода.

«Не замочив рук»

Положим на дно блюдца монету и нальем немного воды. Как достать монету, не замочив даже кончиков пальцев?

Нужно зажечь бумагу, внести ее на некоторое время в стакан. Нагретый стакан перевернуть вверх дном и поставить на блюдце рядом с монетой.

Так как воздух в стакане нагрелся, то его давление увеличится и часть воздуха выйдет. Оставшийся воздух через некоторое время охладится, давление уменьшится. Под действием атмосферного давления вода войдет в стакан, освобождая монету.

Положим на стол линейку длинной 50-70 см так, чтобы конец ее 10 см свешивался. На линейку положим газету. Если медленно оказывать давление на свешивающейся конец линейки, то он опускается, а противоположный поднимается вместе с бумагой. Если резко ударить по концу линейки, то она сломается, причем конец с газетой почти не поднимается.

Сверху на газету оказывает давление атмосферный воздух. При медленном нажатии на конец линейки воздух проникает под газету и частично уравновешивает давление на нее. При резком ударе воздух вследствие инерции не успевает мгновенно проникнуть под газету. Давление воздуха на газету сверху оказывается больше, чем внизу, и рейка ломается.

История открытия атмосферное давление

Тема: Атмосферное давление

Ученица 7 класса

Научный руководитель –

Кулина Елена Николаевна,

Камил Фламмарион – французкий астроном ХIХ века

Каждое тело, любая песчинка, любой предмет, находящийся на Земле, подтвержден давлению воздуха. Атмосферное давление не маленькое. На каждый квадратный сантиметр поверхности тела действует сила около 1 килограмма-силы.

Я выбрала эту тему потому что, мне стало интересно, что такое атмосферное давление, как оно влияет на человека и окружающую среду.

Цель работы: Изучение атмосферного давления.

Объект исследование: Атмосферное давление.

– Подобрать и изучить литературу по данной теме, собрать и проанализировать информацию из интернета.

– Выяснить что такое атмосферное давление.

– Выяснить как атмосферное давление влияет на погоду.

– Выяснить как атмосферное давление влияет на самочувствие человека.

– Провести практические опыты по доказательству существования атмосферного давления.

– Сделать выводы.

История открытия атмосферное давление

Изучение атмосферного давления имеет большую историю. Как и другие научные открытия, оно тесно связано с практическими потребностями людей.

Устройство насоса было известно ещё в глубокой древности. Аристотель и его последователи объяснили движение воды за поршнем в трубе насоса тем, что «природа боится пустоты». Истинная причина этого явления – давление атмосферы – им была не известна.

Галилео Галилей занимался этим вопросом но не успел разрешит его до конца. После смерти Галилея эти научные исследования продолжил его ученик – Торричелли.

Эванджелиста Торричелли (1608-1647 гг.)- автор концепции атмосферного давления. Изобрел ртутный барометр.

Опыт Торричелли предполагал помещение в стеклянную трубку некоторого объема ртути (она тяжелее воды, потому показывает более наглядные результаты при небольших объемах емкости) так, чтобы туда не попал воздух. При этом верхний конец был запаян, а открытый нижний помещался в чашку с ртутью. Оказалось, что ртуть также не заполняла все пространство трубки, оставляя сверху некоторое количество пустоты.

Поскольку в замкнутой сверху стеклянной трубке воздуха над ртутью не было, то он объяснил, что высота ртутного столба определяется буквально давлением воздуха на ртуть в чашке, заставляя ее все больше уходить в стеклянную трубку. Впервые экспериментальным путем было открыто атмосферное давление. Формула Торричелли гласила, что это давление соответствует высоте ртутного столба: P атм = P ртути.

Опыт Торричелли с ртутью и водой повторил французский учёный Паскаль. Блезу Паскалю (1623-1662), математик, физик, мыслитель. Он считал, что для окончательного доказательства факта существования атмосферного давления необходимо проделать опыт Торричелли один раз у подножья какой ни будь горы, а другой на её вершине, и измерит в обеих случаях высоту ртутного столба в трубке. Такой опыт был проведен 15 ноября 1647 года, он показал что давление на вершине горы на 100 мм рт.ст. меньше чем у подножья. Паскаль не ограничился одним опытом и поставил другой опыт, который он образно назвал доказательством «пустоты в пустоте». Этот опыт окончательно опроверг теорию Аристотеля о «боязни пустоты» и подтвердил существование атмосферного давления.

Отто фон Герике (1602-1686 гг.)-физик, бургомистр Магдебурга. В мае 1654 года он поставил опыт, который явился доказательством существования атмосферного давления.

Что же такое атмосферное давление?

Атмосферное давление — давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере на единицу площади поверхности по нормали к ней. Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является паскаль.

Причина атмосферного давления очевидна. Как и вода, воздух обладает весом, а значит, оказывает давление, равное весу столба воздуха, находящегося над телом.

Чем же измеряют атмосферное давление?

Барометр Торричелли используют до сих пор. Этот простой прибор помогает определить примерную высоту над уровнем моря. Альпинисты берут его с собой высоко в горы. Барометр – обязательный прибор кабины каждого летательного аппарата, будь то самолёт или спутник Земли. В наши дни его «братья» спускаются и на дно морей. Из высотомеров они превратились в глубиномеры.

За три с лишним века барометры изменились: стали автоматическими, самозаписывающими, научились управлять другими механизмами.

На сегодняшний день существует несколько видов барометров, с помощью которых осуществляют измерение давления воздуха:

• Ртутный сифонный барометр – представляет У-образную, наполненную ртутью трубку с открытым и запаянным концом.
• Ртутный чашечный барометр – состоит из вертикальной, наполненной ртутью трубки, верхний конец которой запаян, а нижний находится в специальной чашечке с ртутью.
• Барометр-анероид – является безвоздушной металлической коробкой с волнообразными стенками.
• Барограф – самопищущий прибор, который применяют для наблюдения за барометрическим давлением в определенные промежутки времени.
• Электронный барометр – цифровой прибор, работающий по принципу обычного анероида или по принципу измерения давления воздуха на чувствительный кристалл.

Ртутные барометры являются более точными и надежными по сравнению с анероидами, по ним проверяют работу других видов барометров. Высота давления в них определяется по высоте столба ртути. Метеорологические станции оборудованы чашечными барометрами.

Рекомендации для учащихся, учителей и взрослого населения

Для того чтобы организм мог безболезненно отреагировать на изменения атмосферного давления, он должен обладать необходимым запасом энергии, а также мог заранее к ней подготовиться. Анализируя литературу по данной теме, мы обобщили и систематизировали рекомендации по сохранению здоровья в условиях резких перепадов атмосферного давления.

Рекомендации при повышенном атмосферном давлении.

Нормализовать артериальное давление и поддерживать его на оптимальном уровне.

Делать утреннюю зарядку.

Принимать контрастный душ.

Употреблять продукты, содержащие калий (творог, курага, бананы).

Не переедать в течение дня.

Заключение

В результате работы:

• Я научилась определять с помощью барометра атмосферное давление;
• Провела опыты, доказывающие существование атмосферного давления;
• Измерение атмосферного давления и силы атмосферного давления.
• Выявление зависимости атмосферного давления от высоты