§18. Досліджуємо атмосферний тиск

• Назад до змісту

ДУМАЙ

1. Унаслідок чого створюється атмосферний тиск? Наведи приклади, які підтверджують існування атмосферного тиску.

Атмосферний тиск створюється через те, що верхні шари атмосфери тиснуть на нижні під дією сили тяжіння Землі.

Приклади:

• Дослід із переверненою склянкою, накритою папером: вода не виливається завдяки тиску повітря знизу.
• Дослід Торрічеллі з ртуттю: атмосферний тиск утримує стовпчик ртуті в трубці

2. Чому не можна вирахувати тиск повітря так само як визначають тиск рідини на дно або стінки посудини?

Повітря, на відміну від рідини, не обмежене стінками посудини й має неоднорідну густину, яка змінюється з висотою. Тому формула $p = \rho g h$для обчислення тиску рідини не підходить для повітря.

3. У яких випадках важливо знати величину атмосферного тиску або характер його зміни?

• У метеорології для прогнозування погоди.
• В авіації для визначення висоти польоту.
• У медицині для попередження впливу на здоров’я при зміні тиску (наприклад, у горах).

4. У пластмасовій пляшці зробили невеликі отвори. Якщо пляшка закрита, рідина з отворів практично не витікає. Чому ж вона починає витікати, якщо відкрити пляшку (мал.18.6)?

Коли пляшка закрита, повітря всередині не дає рідині витікати через отвори, оскільки атмосферний тиск ззовні врівноважує тиск усередині пляшки. Після відкриття кришки повітря потрапляє всередину, і атмосферний тиск починає діяти на поверхню рідини, змушуючи її витікати через отвори.

5. Чому піняться «шипучі» напої, якщо різко відкоркувати пляшку?

У «шипучих» напоях розчинений вуглекислий газ перебуває під високим тиском. Коли пляшку різко відкривають, тиск у ній швидко знижується до атмосферного, і газ починає інтенсивно виділятися у вигляді бульбашок, утворюючи піну.

6. Чому в рідинних барометрах використовують ртуть, а не воду? Якої довжини трубку треба взяти для такого барометра?

Ртуть використовують через її високу густину, яка у 13,6 раза більша за густину води. Це дозволяє створювати коротші трубки для вимірювання атмосферного тиску. Наприклад, для ртутного барометра потрібна трубка довжиною близько 1 метра, тоді як для води довелося б використовувати трубку висотою майже 10 метрів.

7. Поясни, чому важко пити з пляшки, якщо щільно охопити її горлечко губами.

Якщо щільно охопити горлечко пляшки губами, повітря не може потрапити всередину пляшки. Це створює низький тиск у пляшці під час спроби пити, і атмосферний тиск ззовні заважає рідині вільно витікати.

8. На малюнку 18.7 зображено модель барометра-анероїда. Куди пересуватиметься кінець стрілки у разі підвищення чи зниження атмосферного тиску?

У разі підвищення атмосферного тиску металева коробка в барометрі-анероїді стискається, і стрілка пересувається вверх. У разі зниження тиску коробка розширюється, і стрілка рухається вниз (у напрямку зменшення тиску).

ДІЙ. РОЗВ’ЯЖИ ЗАДАЧІ

1. Запиши показники барометрів (мал. 18.8).

750 мм рт. ст.

745 мм рт. ст.

758 мм рт. ст.

2. Визнач силу, з якою тисне повітря в кімнаті на стелю площею 20 м2. Атмосферний тиск — 100 000 Па.

Сила, з якою повітря тисне на стелю, визначається за формулою $F = p \cdot S$, де $p$- атмосферний тиск, а $S$- площа стелі.

Підставляючи значення, отримуємо:

3. Обчисли атмосферний тиск на даху хмарочоса, якщо біля його підніжжя барометр показує 760 мм рт. ст. Висота хмарочоса становить 250 м, температура повітря — 0 °С.

4. Барометр перенесли із дна шахти на поверхню, зафіксувавши зміну тиску від 770 до 746 мм рт. ст. Якою (приблизно) є глибина шахти?

5. Біля підніжжя гори барометр показував 754 мм рт. ст., а на вершині — 724 мм рт. ст. Яка висота гори?

6. Визнач приблизну масу земної атмосфери, беручи для обчислень нормальний атмосферний тиск і радіус Землі. (Пригадай або відшукай формули, за якими обчислюється об’єм кулі та площа сфери.)

7. У 1733 році священник Хейлс виміряв артеріальний тиск крові коня за допомогою вертикальної трубки, з’єднаної зі стегновою артерією. Трубка наповнилася кров’ю до висоти 2 м. Який результат отримав священник? (Густина крові — 1030 кг/м3.)

8. На скільки мм рт. ст. артеріальний тиск крові жирафа на рівні серця більший, ніж на рівні голови, якщо його зріст 5,5 м, а серце розташовано на висоті 2,5 м? (Густина крові — 1050 кг/м3.)