Viumbe hai wote Duniani hawatambui shinikizo linaloletwa juu yao na ganda kubwa la hewa la sayari yetu. Sababu ni kwamba wamezoea tangu kuzaliwa hadi kufichuliwa na angahewa, na viumbe vyao vimezoea hali hiyo kibayolojia.
Wakati huo huo, wingu kama hilo la gesi lina uzito mkubwa. Inashikiliwa na mvuto wa sayari, shukrani ambayo haina kuyeyuka kwenye nafasi isiyo na mwisho, ikinyoosha juu kwa kilomita elfu. Na hii ina maana kwamba shell ya hewa inatoa shinikizo kwa kila kitu kilicho juu ya uso wa dunia. Kiasi gani angahewa moja katika Pascals? Wanasayansi waliweza kuonyesha shinikizo la hewa kwa nambari nyuma katika karne ya 17.
Shinikizo la angahewa
Huko Regensburg mnamo 1654, Otto von Guericke alimpa Mtawala Ferdinand III na wanasayansi wenzake tukio la kustaajabisha. Mwanafizikia wa Ujerumani alichukua hemispheres mbili za mashimo za shaba, ndogo kwa ukubwa (karibu 35.6 cm kwa kipenyo). Kishaaliwakandamiza kwa nguvu dhidi ya kila mmoja, akiwaunganisha na pete ya ngozi, na kusukuma hewa kutoka ndani kwa njia ya bomba la kuingiza na pampu. Baada ya hayo, hemispheres haikuweza kutenganishwa. Zaidi ya hayo, farasi kumi na sita waliofungwa kwa pete za chuma katika ncha zote mbili za kila upande wa duara lililotokea hawakuweza kufanya hivyo.
Jaribio hili lilidhihirisha ulimwengu athari za shinikizo kwa vitu vinavyozunguka. Ilikuwa ni nguvu hii ambayo ilibana sehemu zote mbili za nyanja sana. Kwa hivyo, saizi yake ni ya kuvutia sana. Miaka miwili baadaye, jambo hilo lenye kutokeza lilirudiwa huko Magdeburg. Tayari farasi 24 walijaribu kuvunja nyanja, lakini kwa mafanikio sawa. Hemispheres hizi zilizotumiwa wakati wa majaribio zilishuka katika historia chini ya jina la Magdeburg. Bado zimehifadhiwa katika Jumba la Makumbusho la Ujerumani.
Hali moja katika Pascals
Jinsi ya kukokotoa shinikizo la vazi la gesi la sayari? Hakuna kitu kingekuwa rahisi ikiwa wiani wa hewa na urefu wa shell ya hewa ulijulikana kwa usahihi. Lakini katika karne ya 17, wanasayansi bado hawakuweza kujua mambo hayo. Hata hivyo, walifanya kazi nzuri sana. Na hii ilifanyika kwanza na mwanafunzi wa Galileo - Torricelli wa Kiitaliano.
Alichukua mrija wa kioo wenye urefu wa mita na kuujaza zebaki baada ya kuusogeza ncha moja. Kisha akakishusha sehemu iliyo wazi ndani ya chombo chenye kitu kile kile. Wakati huo huo, sehemu ya zebaki kutoka kwenye bomba ilikimbia chini. Walakini, sio zote zilimwagika. Na urefu wa safu iliyobaki ilikuwa karibu 760 mm. Ilikuwa ni uzoefu huu ambao baadaye ulifanya iwe rahisi kukokotoa ni Pascal ngapi ziko katika angahewa moja. Nambari hii ni takribanni 101,300 Pa. Hii ndiyo thamani ya shinikizo la kawaida la angahewa.
Ufafanuzi wa jaribio la Torricelli
Shinikizo la angahewa huathiri miili yote ya nchi kavu. Lakini ni imperceptible, kwa sababu ni uwiano na hatua ya hewa, ambayo ni katika vitu wenyewe na viumbe hai. Jaribio la hemispheres ya Magdeburg kwa ufasaha ilionyesha nini kingetokea ikiwa gesi haikuwa na uwezo wa kupenya karibu kila mahali. Nafasi isiyo na hewa iliundwa kwa njia ya bandia katika nyanja iliyosababisha. Kama matokeo, iligeuka kuwa na nguvu isiyo ya kawaida na isiyoweza kutenganishwa, iliyobanwa kutoka pande zote na anga moja, huko Pascals, thamani ya shinikizo ambayo, kama tunavyojua tayari, ni muhimu sana.
Sheria zilezile ndizo msingi wa pampu. Kioevu huingia kwenye nafasi iliyoundwa isiyo na hewa. Inaongezeka hadi shinikizo la hewa lililopo na vitu vinasawazisha kila mmoja. Na urefu wa safu hutegemea msongamano wa kioevu.
Kwa kujua hili, Torricelli alipima shinikizo linaloundwa na angahewa moja. Kwa kweli, bado hakuweza kutafsiri thamani hii kwa Pascals. Hili lilifanyika baadaye. Kwa hiyo, aliipima katika milimita ya zebaki. Inajulikana kuwa shinikizo la angahewa kawaida hupimwa katika vizio sawa katika wakati wetu.
Jinsi ya kubadilisha anga kuwa Pascals
Mfaransa Blaise Pascal (picha yake iko juu kidogo), ambaye jina lake vitengo vya shinikizo vimepewa jina, baada ya kujifunza kuhusu majaribio ya Torricelli,mara kwa mara majaribio sawa kwa urefu tofauti, kwa kutumia, pamoja na zebaki, maji na vinywaji vingine. Na hii hatimaye ilithibitisha uwepo na athari ya shinikizo la anga kwenye miili na vitu vya nchi kavu, ingawa kulikuwa na watu wengi wenye shaka katika siku hizo.
Ifuatayo inaonyesha jinsi ya kubadilisha shinikizo katika angahewa hadi Pascals na vitengo vingine.
Thamani hii haibadiliki na inategemea viashirio vingi. Kwanza kabisa, kutoka urefu juu ya usawa wa bahari. Kama Pascal alivyothibitisha, jinsi unavyopanda juu hadi juu ya mlima, shinikizo linapungua. Hii inaelezewa kwa urahisi. Baada ya yote, kina cha shell ya hewa hupungua, pamoja na wiani wake. Na tayari katika urefu wa takriban sawa na kilomita 5.5, viashiria vya shinikizo ni nusu. Na ukipanda kilomita 11, basi thamani hii itapungua kwa mara nne.
Aidha, shinikizo la anga linategemea hali ya hewa. Ndiyo maana kiashiria hiki kinachukuliwa kuwa muhimu katika utabiri wake. Kwa mfano, kadiri shinikizo linavyoongezeka wakati wa kiangazi, ndivyo kuna uwezekano zaidi kwamba siku hii jua litapendeza kwa miale yake na hakutakuwa na mvua.
