Shinikizo la angahewa ni nguvu ambayo hewa inasukuma Duniani, mwanadamu na kila kitu kinachomzunguka. Nakala hiyo itakuambia jinsi katika karne ya XVII. kwa msaada wa jaribio, nguvu ya shinikizo la hewa ilionyeshwa kwa mara ya kwanza. Inavutia sana! Tutajifunza jinsi shinikizo la angahewa inavyoonyeshwa na jinsi inavyopimwa.
Tumia Otto von Guericke
Jinsi shinikizo la anga lilivyo kubwa, ulimwengu ulijifunza mnamo 1654. Hii ilitokea shukrani kwa burgomaster wa jiji la Magdeburg (Ujerumani) Otto von Guericke. Alionyesha uzoefu na kile kinachoitwa hemispheres ya Magdeburg. Kisha hapakuwa na mazungumzo juu ya jinsi shinikizo la hewa inavyoonyeshwa, kwa sababu bado hawakujua jinsi ya kuipima. Jinsi hemispheres inavyoonekana inaweza kuonekana kwenye picha kutoka kwa Magdeburg Museum.
Hizi ni hemispheres mbili za shaba, moja wapo ni thabiti, na ya pili ina shimo. Gasket ya ngozi iliyotiwa mafuta iliwekwa kati ya hemispheres kwa kukazwa na kushikamana. Hewa ilitolewa kupitia shimo kutoka kwa hemispheres. Inafurahisha, Guericke mwenyewe miaka minne mapema, mnamo 1650zuliwa pampu ya utupu. Yeye pia ni pichani. Wakati hewa ilipigwa nje, hemispheres ilibanwa na shinikizo la anga. Ili kuwatenganisha kutoka kwa kila mmoja, walitumia nguvu ya mvutano ya farasi.
Jaribio na hemispheres ya Magdeburg
Kabla hatujajifunza jinsi shinikizo la angahewa inavyoonyeshwa, hebu tufanye jaribio. Kwa ajili yake, tutatumia mfano wa hemispheres ya Magdeburg. Ambatanisha pampu ya utupu kwenye shimo la hemisphere na hose ya mpira. Washa, fungua bomba kwenye moja ya hemispheres. Shinikizo katika nafasi kati yao itapungua. Kwa hivyo, nguvu inayofanya kazi kwenye hemispheres kutoka ndani hupungua, na nguvu inayofanya kazi kutoka nje huongezeka.
Wakati wa kusukuma nje ya hewa, haiwezekani kutenganisha hemispheres, kwani zinashikana vyema pamoja. Zima pampu, futa hose ya mpira. Hewa itaanza kuingia kwenye nafasi kati ya hemispheres. Kisha watajitenga kwa urahisi.
Herufi gani inawakilisha shinikizo la hewa
Hebu tujaribu kukokotoa nguvu iliyobana hemispheres. Tunaposukuma hewa, tu nguvu ya shinikizo la anga hufanya kwenye hemispheres. Inapunguza hemispheres na inaelekezwa kutoka kwa kuta za ndani za nyanja za mashimo hadi katikati ya nafasi kati yao. Kipenyo cha hemispheres (d) huko Guericke kilikuwa sentimita 35.5.
Kulingana na ukweli kwamba hatukuweza kutenganisha hemispheres, inakuwa wazi kuwa nguvu ya shinikizo ni kubwa sana. Hata farasi wanane kwa kila upande hawakuweza kuvunja hemispheres hizi. Huu hapa ni mchongo unaoonyesha tukio la Otto von Guericke.
Ni herufi gani inayowakilisha shinikizo? Herufi P. Shinikizo la kawaida la anga (Patm) ni kilopascals 100 (kPa). Nguvu kama hiyo hufanya kazi kwa kila sehemu ya hekta. Nguvu ya shinikizo F ni sawa na bidhaa ya shinikizo la anga na eneo la sehemu ya msalaba ya hemispheres S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0.355 m)2/4≈10 kN (kilonewtons). Huu ni uzito wa shehena ya tani moja, kwa hivyo farasi hawakuweza kuvunja hemispheres hizi.
Barometer
Shinikizo la anga linaonyeshwaje, tunajua, lakini inapimwaje? Barometer, ambayo ilivumbuliwa na Torricelli wa Italia katika nusu ya kwanza ya karne ya 17, ilikuwa na dosari. Inaweza kuvunjika kwa urahisi, ilijazwa zebaki yenye sumu, na ulitaka kuipeleka sehemu mbalimbali ili kutabiri hali ya hewa.
Ilihitajika kupata kifaa kisicho na bomba la glasi, ambayo ni, bila kioevu. Barometer kama hiyo iligunduliwa miaka mia mbili tu baadaye na iliitwa aneroid. Neno hili lililotafsiriwa kwa Kirusi linamaanisha kutokuwa na kioevu. Zingatia kipima kipimo cha aneroid.
Hiki ni kifaa kidogo. Tofauti na bomba la zebaki la Torricelli, ambalo lina urefu wa mita moja, linaweza kubebwa nawe popote unapoenda. Kuna nini ndani yake? Hebu tuangalie kipima kipimo kililipuka.
Shinikizo ndani yake linaonyeshwaje? Kifaa kina kiwango sawa na piga ya saa. Shinikizo katika kilopascals inaonyeshwa na mshale. Nyuma ya piga tunaona masanduku matatu yaliyopangwa. Hewa hutolewa kutoka kwao, na kuna chemchemi ndani. Kama isingekuwepo, angahewa ingekuwepomasanduku yaliyoangamizwa. Zaidi kutoka kwa chemchemi, lever inakwenda mbali, inasambaza harakati za masanduku. Kwa nini wanahama? Sanduku zinaweza kubadilisha unene wao. Wakati shinikizo la anga ni kubwa zaidi, hewa inapunguza masanduku, unene wao hupungua. Wakati shinikizo linapungua, chemchemi hunyoosha na masanduku huwa mazito. Kupitia utaratibu wa viunzi, mwendo hupitishwa hadi kwenye mshale.
Kifaa kisicho na maji cha kupimia maji
Tulijifunza jinsi shinikizo inavyoonyeshwa kwenye baromita isiyo na kioevu, na sasa tutachora mchoro wake.
Sanduku tatu hupa kifaa usahihi zaidi, lakini kimsingi moja inatosha. Imetengenezwa kwa bati maalum ili kuwa na uwezo wa kubadilisha unene wake. Kumbuka bati, na hivyo hoses rahisi kifyonza. Chini ya sanduku imeshikamana na msingi. Chemchemi imeunganishwa juu yake, ambayo inajaribu kunyoosha sanduku kwa njia ile ile ambayo mtawala wa alumini, ikiwa ameinama, anajaribu kunyoosha. Shinikizo la angahewa, kinyume chake, hujaribu kubana kisanduku.
Shinikizo linapoongezeka, unene wa kisanduku hupungua, ambayo ina maana kwamba lever hugeuza ekseli. Ukiambatisha mshale kwenye mhimili, utazunguka kulia wakati unene unapungua, na kushoto wakati unene unapoongezeka.
