§31. Атмосферний тиск і його вимірювання. Барометри

• Назад до змісту

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Що таке атмосфера й чому вона існує?

Атмосфера — це повітряна оболонка Землі, яка складається з газів, що оточують планету. Вона існує завдяки силі тяжіння, яка утримує молекули й атоми газів біля поверхні Землі. Молекули газів перебувають у хаотичному русі, тому вони не падають на Землю, а залишаються в просторі навколо неї.

2. Чому існує атмосферний тиск? Які факти свідчать про його існування?

Атмосферний тиск виникає через вагу повітря, яке тисне на поверхню Землі та всі об’єкти поблизу. Верхні шари атмосфери тиснуть на нижні, створюючи стиснення повітря біля поверхні. Серед доказів існування атмосферного тиску:

• Підняття рідини в насосах або шприцах завдяки дії атмосферного тиску.
• Експеримент Торрічеллі зі стовпом ртуті, який довів, що висота стовпа ртуті залежить від атмосферного тиску

3. Опишіть будову та принцип дії ртутного барометра.

Ртутний барометр складається з:

• Скляної трубки, запаяної з одного кінця.
• Ртуті, яка заповнює трубку і чашу.

Принцип дії: Трубку наповнюють ртуттю та перевертають у чашу з ртуттю. Частина ртуті витікає, залишаючи стовп висотою близько 760 мм. Атмосферний тиск врівноважує гідростатичний тиск цього стовпа. Висота стовпа змінюється залежно від атмосферного тиску

4. У яких одиницях вимірюють атмосферний тиск?

Атмосферний тиск вимірюють у міліметрах ртутного стовпа (мм рт. ст.), паскалях (Па) і фізичних атмосферах (атм). Нормальний тиск: 760 мм рт. ст. ≈ 101 300 Па ≈ 1 атм.

5. Опишіть конструкцію та принцип дії барометра-анероїда. Які переваги він має?

Барометр-анероїд має металеву коробочку з низьким тиском всередині, стрілку на осі та шкалу. Принцип дії: зміна атмосферного тиску стискає або розтискає коробочку, що рухає стрілку. Переваги: легкий, компактний, безпечний (без ртуті).

6. Чому за допомогою барометрів можна прогнозувати погоду та вимірювати висоту?

Барометри показують зміни тиску: падіння тиску — до негоди, зростання — до ясної погоди. Тиск зменшується з висотою (на 1 мм рт. ст. кожні 11 м), тому барометр можна використовувати як альтиметр для вимірювання висоти.

ВПРАВА № 31

1. Чи діє на рибок в акваріумі атмосферний тиск? Чому?

Так, на рибок в акваріумі діє атмосферний тиск. Це пояснюється тим, що вода в акваріумі передає тиск повітря, який чинить атмосфера на її поверхню. Згідно із законом Паскаля, тиск у рідині передається в усіх напрямках однаково, тому рибки у воді відчувають тиск, який є сумою атмосферного тиску та гідростатичного тиску води.

2. Чому воду можна втягувати через соломинку?

Воду можна втягувати через соломинку завдяки дії атмосферного тиску. Коли людина створює знижений тиск у роті, всмоктуючи повітря із соломинки, атмосферний тиск, що діє на поверхню рідини в склянці, змушує воду підніматися по соломинці. Таким чином, різниця між зовнішнім атмосферним тиском і зниженим тиском у роті забезпечує рух рідини вверх.

3. Чи можна розрахувати атмосферний тиск за формулою $p = \rho g h$, де $\rho$— густина повітря, а $h$— висота атмосфери?

Ні, не можна точно розрахувати за цією формулою. Густина повітря (ρ) змінюються з висотою, а висота атмосфери (h) не має чіткої межі (приблизно 100 км), тому формула $p = \rho g h$працює лише для рідин із постійною густиною, як ртуть чи вода, а не для атмосфери.

4. Подайте тиск 1 мм рт. ст. у паскалях, а тиск 93324 Па — у міліметрах ртутного стовпа

1 мм рт. ст. у паскалях: нормальний атмосферний тиск

$1 \, \text{мм рт. ст.} = \dfrac{101325}{760} \approx 133,32 \, \text{Па}$.

93324 Па у мм рт. ст.:

5. Чому зі збільшенням висоти атмосферний тиск зменшується?

Зі збільшенням висоти атмосферний тиск зменшується, бо чим вище, тим менша товщина шару повітря над поверхнею, який тисне вниз під дією сили тяжіння. Поблизу Землі тиск падає приблизно на 1 мм рт. ст. кожні 11 м.

6. На якій висоті розташований оглядовий майданчик телевізійної вежі, якщо атмосферний тиск біля підніжжя вежі становить 760 мм рт. ст., а на висоті майданчика — 740 мм рт. ст.?

Різниця тиску:

$760 \, \text{мм рт. ст.} - 740 \, \text{мм рт. ст.} = 20 \, \text{мм рт. ст.}$.

Тиск зменшується на 1 мм рт. ст. кожні 11 м, тому висота:

$20 \, \text{мм рт. ст.} \times 11 \, \text{м/мм рт. ст.} = 220 \, \text{м}$.

Висота майданчика — 220 м.

7. Підготуйте стисле повідомлення про роль атмосферного тиску в житті людей і тварин.

Атмосферний тиск необхідний для дихання людей і тварин, впливає на погоду та здоров’я.

Тварини адаптуються до різних умов тиску, а деякі відчувають його зміни для прогнозування погоди.

Зміни тиску можуть викликати дискомфорт у людей (наприклад, біль у суглобах) і впливати на поведінку тварин.