Kutokana na dhana yenyewe ya "shinikizo la anga" inafuata kwamba hewa lazima iwe na uzito, vinginevyo isingeweza kuweka shinikizo kwa kitu chochote. Lakini hatuoni hii, inaonekana kwetu kwamba hewa haina uzito. Kabla ya kuzungumza juu ya shinikizo la anga, unahitaji kuthibitisha kwamba hewa ina uzito, unahitaji kwa namna fulani kupima. Jinsi ya kufanya hivyo? Tutazingatia uzito wa hewa na shinikizo la anga kwa undani katika makala, tukizisoma kwa msaada wa majaribio.
Uzoefu
Tutapima hewa kwenye chombo cha glasi. Inaingia kwenye chombo kupitia bomba la mpira kwenye shingo. Valve hufunga hose ili hakuna hewa inayoingia ndani yake. Tunaondoa hewa kutoka kwa chombo kwa kutumia pampu ya utupu. Inashangaza, wakati pampu inavyoendelea, sauti ya pampu inabadilika. Hewa kidogo inabaki kwenye chupa, ndivyo pampu inavyofanya kazi kwa utulivu. Kadiri tunavyosukuma hewa nje, ndivyo shinikizo kwenye chombo hupungua.
Hewa yote inapoondolewa,funga bomba, piga hose ili kuzuia usambazaji wa hewa. Pima chupa bila hewa, kisha ufungue bomba. Hewa itaingia kwa filimbi maalum, na uzito wake utaongezwa kwa uzito wa chupa.
Kwanza weka chombo kisicho na kitu na bomba lililofungwa kwenye salio. Kuna utupu ndani ya chombo, hebu tuipime. Hebu tufungue bomba, hewa itaingia ndani, na kupima yaliyomo ya chupa tena. Tofauti kati ya uzito wa chupa iliyojaa na tupu itakuwa wingi wa hewa. Ni rahisi.
Uzito wa hewa na shinikizo la angahewa
Sasa hebu tuendelee na kutatua tatizo linalofuata. Ili kuhesabu wiani wa hewa, unahitaji kugawanya wingi wake kwa kiasi. Kiasi cha chupa kinajulikana kwa sababu kimewekwa alama kwenye upande wa chupa. ρ=mhewa /V. Lazima niseme kwamba ili kupata kinachojulikana utupu wa juu, yaani, kutokuwepo kabisa kwa hewa katika chombo, unahitaji muda mwingi. Ikiwa chupa ni 1.2L, ni kama nusu saa.
Tuligundua kuwa hewa ina wingi. Dunia inaivuta, na kwa hiyo nguvu ya uvutano hutenda juu yake. Hewa inasukuma chini chini kwa nguvu sawa na uzito wa hewa. Shinikizo la anga, kwa hiyo, lipo. Inajidhihirisha katika majaribio mbalimbali. Hebu tufanye mojawapo ya haya.
Jaribio la sindano
Chukua bomba tupu ambalo bomba linalonyumbulika limeambatishwa. Punguza kipenyo cha bomba la sindano na chovya hose kwenye chombo cha maji. Vuta plunger juu, na maji yataanza kupanda kupitia bomba, kujaza sindano. Kwa nini maji, ambayo huvutwa chini na mvuto, bado huinuka nyuma ya pistoni?
Katika chombo, huathiriwa kutoka juu hadi chiniShinikizo la anga. Hebu tuirejelee Patm. Kulingana na sheria ya Pascal, shinikizo linalotolewa na angahewa kwenye uso wa kioevu hupitishwa bila kubadilika. Inaenea kwa pointi zote, ambayo ina maana kwamba pia kuna shinikizo la anga ndani ya bomba, na kuna utupu (nafasi isiyo na hewa) kwenye sindano juu ya safu ya maji, i.e. P \u003d 0. Kwa hiyo zinageuka kuwa shinikizo la anga linasisitiza juu ya maji kutoka chini, lakini hakuna shinikizo juu ya pistoni, kwa sababu kuna utupu huko. Kutokana na tofauti ya shinikizo, maji huingia kwenye bomba la sindano.
Jaribio la zebaki
Uzito wa hewa na shinikizo la barometriki - ni kubwa kiasi gani? Labda ni kitu ambacho kinaweza kupuuzwa? Baada ya yote, mita moja ya ujazo ya chuma ina uzito wa kilo 7600, na mita moja ya ujazo ya hewa - kilo 1.3 tu. Ili kuelewa, hebu turekebishe jaribio ambalo tumemaliza kufanya. Badala ya sindano, chukua chupa iliyofungwa na cork na bomba. Unganisha bomba kwenye pampu na uanze kusukuma hewa.
Tofauti na hali ya awali, tunaunda utupu si chini ya pistoni, lakini katika ujazo wote wa chupa. Zima pampu na wakati huo huo kupunguza bomba la chupa kwenye chombo cha maji. Tutaona jinsi maji yalivyojaza chupa kupitia bomba katika sekunde chache tu na sauti ya tabia. Kasi ya juu ambayo "alipasuka" ndani ya chupa inaonyesha kuwa shinikizo la anga ni thamani kubwa. Uzoefu unathibitisha hilo.
Kwa mara ya kwanza alipima shinikizo la angahewa, uzito wa hewa mwanasayansi wa Kiitaliano Torricelli. Alikuwa na uzoefu kama huo. Nilichukua bomba la glasi lenye urefu wa zaidi ya m 1, lililofungwa mwisho mmoja. Ilijazwa na zebaki hadi ukingo. Baada yaKisha akachukua chombo chenye zebaki, akakibana ncha yake iliyo wazi kwa kidole chake, akageuza mrija huo na kuutumbukiza kwenye chombo. Ikiwa hapakuwa na shinikizo la anga, basi zebaki zote zingemwagika, lakini hii haikutokea. Ilimwagika kwa kiasi, kiwango cha zebaki kilikaa kwa urefu wa 760 mm.
Ilifanyika kwa sababu angahewa ilibana zebaki kwenye kontena. Ni kwa sababu hii kwamba katika majaribio yetu ya awali, maji yaliendeshwa ndani ya bomba, ndiyo sababu maji yalifuata sindano. Lakini katika majaribio haya mawili, tulichukua maji, ambayo wiani wake ni mdogo. Zebaki ina msongamano mkubwa, kwa hivyo shinikizo la anga liliweza kuinua zebaki, lakini sio juu sana, lakini kwa mm 760 tu.
Kulingana na sheria ya Pascal, shinikizo linalotolewa kwenye zebaki hupitishwa kwenye sehemu zake zote bila kubadilika. Hii ina maana kwamba pia kuna shinikizo la anga ndani ya bomba. Lakini kwa upande mwingine, shinikizo hili linasawazishwa na shinikizo la safu ya kioevu. Wacha tuonyeshe urefu wa safu ya zebaki kama h. Tunaweza kusema kwamba shinikizo la anga linafanya kutoka chini hadi juu, na shinikizo la hydrostatic hufanya kutoka juu hadi chini. 240 mm iliyobaki ni tupu. Kwa njia, ombwe hili pia huitwa utupu wa Torricelli.
Mfumo na mahesabu
Shinikizo la angahewa Patm ni sawa na shinikizo la hidrostatic na huhesabiwa kwa fomula ρptgh. ρrt=13600 kg/m3. g=9.8 N/kg. h=m.0.76. Patm=101.3 kPa. Hii ni kiasi kikubwa sana. Karatasi ya karatasi iliyo kwenye meza hutoa shinikizo la 1 Pa, na shinikizo la anga ni pascals 100,000. Inatokea kwamba unahitaji kuwekakaratasi 100,000 moja juu ya nyingine ili kutoa shinikizo kama hilo. Curious, si hivyo? Shinikizo la anga na uzito wa hewa ni kubwa sana, kwa hivyo maji yalisukumwa kwenye chupa kwa nguvu kama hiyo wakati wa jaribio.
