Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.

Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли

7 класс

Проверка домашнего задания

• Вследствие чего создается атмосферное давление?
• Чему равен вес воздуха?
• Почему молекулы газов, входящих в состав атмосферы, не падают на Землю под действием силы тяжести?
• Почему молекулы газов, входящих в состав атмосферы, двигаясь во все стороны, не покидают Землю?
• Как изменяется плотность атмосферы с увеличением высоты?
• Одинаковую ли массу имеет чистый сухой воздух объемом 1 м 3 , взятый на первом этаже здания и на высоте 500 м ?
• Как мы пьём?

Что доказывает опыт Отто фон Герике (1654 г)?

Для разрыва полушарий необходимо было впрячь 13 сильных ломовых лошадей с каждой стороны

Опыт Отто фон Герике

В 1654 г. Отто фон Герике в городе Магдебурге, чтобы доказать существование атмосферного давления, произвел опыт.

Он выкачал воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе. Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей. Более поздние расчеты показали, что для разрыва полушарий необходимо было впрячь 13 сильных ломовых лошадей с каждой стороны. При этом разрыв сопровождался сильным хлопком, подобным звуку выстрела.

№ 1. Атмосферным давлением называют:

• массу воздуха
• беспорядочное движение молекул воздуха в пространстве около Земли
• давление всей толщи воздуха на поверхность земли или телá, находящиеся на ней

№ 2. Наибольшее давление атмосфера оказывает в точке:

• А
• Б
• В
• Г

История открытия атмосферного давления

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.

Эванджелиста Торричелли

Опыт Торричелли был проведен в 1643 году итальянским математиком и физиком Эванджелистой Торричелли.

Цель опыта: доказательство существования атмосферного давления.

Для опыта понадобились:

1) стеклянная трубка длиной 1 м, запаянная с одного конца;

2) колба с ртутью;

3) широкая чашка.

Эванджелиста Торричелли

(1608 —1647)

Опыт Торричелли

Описание опыта:

Наливаем ртуть в трубку до уровня 85-90 см. Немного ртути наливаем в чашку (высота над дном чашки 2-3 см). Зажимаем пальцем конец трубки, опускаем конец в чашку, под ртуть. Отпускаем палец. Немного ртути вытекает из трубки в чашку. Столб оставшейся ртути равен примерно 760 мм над уровнем ртути в чашке.

Объяснение опыта Торричелли

вакуум

Ртуть не выливается из трубки потому что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке.

= = gh

В опыте Торричелли атмосферное давление равно

= 760 мм рт. ст. или

= 13600 ⋅ 9,8 ⋅ 0,76м 101300 Па

h

Единицы измерения атмосферного давления

1 Па – единица измерения атмосферного давления в СИ

1 мм рт. ст. – внесистемная единица измерения атмосферного давления

Свяэь единиц измерения атмосферного давления:

760 мм рт. ст. 101300 Па

1 мм рт. ст. 133,3 Па

Достижения этого эксперимента

• Доказательство существования атмосферного давления;
• Изобретение барометра;

• Открытие вакуума («торричеллиевой пустоты»).

Сообщение о таком результативном опыте, который принес не одно открытие, а сразу три, несомненно, разделил мир науки на до и после.

Заметим, что такое неосторожное обращение с опаснейшим веществом вызывает сегодня недоумение. Техника безопасности при работе с ртутью была в те времена не на высоте.

Вероятно, именно из-за этих опытов Торричелли прожил всего 39 лет.

Задача №1

С какой силой давит воздух на пол в классе, если атмосферное давление в тот день было равно 101 кПа? Площадь пола равна 50 м 2 . Ответ выразите в килоньютонах (кН).

Дано:

p = 101 кПа

S = 50 м 2

___________________

F - ?

Решение задачи №1

Решение: По определению давления:

p = ,

Дано: СИ

p = 101 кПа 101000 Па

– сила давления, – площадь, на которую действует сила.

Выразим из этой формулы силу давления:

S = 50 м 2

_______________

= p S

= 101000 Па 50 м 2 = 5050000 Н = 5050 кН

F - ?

Ответ: 5050 кН.

Задача №2

Рассчитайте силу, с которой атмосферный воздух давит на поверхность стола, длина которого равна 1 м, ширина равна 0,5 м. Атмосферное давление принять равным 100 кПа. Ответ дайте в килоньютонах (кН).

Дано:

p = 100 кПа

a = 1 м

b = 0,5 м

___________

F - ?

Решение задачи №2

Дано: СИ

Решение: По определению давления: p = ,

p = 100 кПа 100000 Па

– сила давления, – площадь, на которую действует сила.

a = 1 м

Выразим из этой формулы силу давления: = p S

b = 0,5 м

Площадь поверхности стола найдем по формуле

___________

= a b

F - ?

= 1 м 0,5 м = 0,5

= 100000 Па 0,5 м 2 = 50000 Н = 50 кН

Ответ: 50 кН

Задача №3 (упр 25 №1)

Столб воды какой высоты создаёт давление, равное 760 мм рт. ст.?

Дано:

p = 760 мм рт. ст.

= 1000

g = 9,8

________________

h - ?

Решение задачи 3 (упр 25 №1)

Дано: СИ

Решение:

p = g h – гидростатическое давление.

p = 760 мм рт. ст. 101300 Па

= 1000

Выразим из формулы для гидростатического давления высоту столба жидкости:

g = 9,8

h =

________________

h = 10,34 м

h - ?

Ответ: 10,34 м

Водяной барометр

Первый водяной барометр создал Блез Паскаль в 1646 году в городе Руан.

Блез Паскаль (1623 — 1662) — французский математик, физик, литератор, философ и теолог.

Рефлексия

Как, используя результаты опыта Торричелли, оценить массу земной атмосферы? Вычислите приблизительно эту массу.

Домашнее задание

§ 42 прочитать, ответить на вопросы.

Упр 25 №2

Ссылки на изображения

• Водяной барометр: https://otvet.imgsmail.ru/download/875a8375f91de049494d6073098e8a2f_1bfe27e0868ecc83b17482d92669d649.jpg
• Портрет Блеза Паскаля: https://shareslide.ru/img/thumbs/6b72480906b72186cdae36665679873a-800x.jpg
• Портрет Э. Торричелли: https:// fhd.videouroki.net/tests/783693/image_645de52959cbc.jpg
• Опыт Торричелли: https:// www.blinklearning.com/useruploads/c495/scorm_imported/27778671576536256368/ebook/data/imagenes/263-ccnnmecpg843680.jpg
• Объяснение опыта Торричелли: https:// www.periodni.com/gallery/torricelli_barometer.png
• Опыт Отто фон Герике: https:// habrastorage.org/getpro/habr/comment_images/e9d/429/5ac/e9d4295accfdce3d995db40af7851bfd.jpg