Anga ni wingu la gesi linaloizunguka Dunia. Uzito wa hewa, ambao urefu wake unazidi kilomita 900, una athari kubwa kwa wenyeji wa sayari yetu. Hatuhisi hii, kuchukua maisha chini ya bahari ya hewa kama jambo la kweli. Mtu huhisi usumbufu wakati wa kupanda juu kwenye milima. Ukosefu wa oksijeni husababisha uchovu haraka. Wakati huo huo, shinikizo la anga linabadilika sana.
Fizikia inahusika na shinikizo la angahewa, mabadiliko yake na athari kwenye uso wa Dunia.
Katika kipindi cha fizikia ya shule ya upili, umakini mkubwa hulipwa kwa utafiti wa hatua ya anga. Vipengele vya ufafanuzi, utegemezi wa urefu, ushawishi juu ya michakato inayotokea katika maisha ya kila siku au katika asili, huelezwa kwa misingi ya ujuzi kuhusu hatua ya anga.
Watu wanaanza lini kujifunza shinikizo la angahewa? Daraja la 6 - wakati wa kufahamiana na upekee wa anga. Utaratibu huu unaendelea katika madarasa maalum ya shule ya upili.
Historia ya masomo
Majaribio ya kwanza ya kuanzisha shinikizo la anga yalifanywa mnamo 1643 kwa pendekezo la Mwinjilisti wa Italia. Torricelli. Bomba la glasi lililofungwa mwisho mmoja lilijazwa na zebaki. Baada ya kufungwa kwa upande mwingine, ilishushwa ndani ya zebaki. Katika sehemu ya juu ya bomba, kwa sababu ya sehemu ya nje ya zebaki, nafasi tupu iliundwa, ambayo ilipokea jina lifuatalo: "Torricellian void".
Kufikia wakati huu, nadharia ya Aristotle ilitawala katika sayansi ya asili, ambaye aliamini kwamba "asili inaogopa utupu." Kulingana na maoni yake, hakuwezi kuwa na nafasi tupu isiyojazwa na jambo. Kwa hivyo, kwa muda mrefu walijaribu kuelezea uwepo wa utupu kwenye bomba la glasi na mambo mengine.
Hakuna shaka kwamba hii ni nafasi tupu, haiwezi kujazwa na chochote, kwa sababu mwanzoni mwa majaribio zebaki ilijaza kabisa silinda. Na, ikitoka, haikuruhusu vitu vingine kujaza mahali pa wazi. Lakini kwa nini zebaki zote hazikumimina ndani ya chombo, kwa sababu hakuna vikwazo kwa hili ama? Hitimisho linajipendekeza: zebaki kwenye bomba, kama katika vyombo vya mawasiliano, huunda shinikizo sawa kwenye zebaki kwenye chombo kama kitu kutoka nje. Kwa kiwango sawa, anga tu huwasiliana na uso wa zebaki. Ni shinikizo lake ambalo huzuia dutu hii kumwagika chini ya ushawishi wa mvuto. Gesi inajulikana kuunda hatua sawa katika pande zote. Huathiri uso wa zebaki kwenye chombo.
Urefu wa silinda ya zebaki ni takriban cm 76. Inazingatiwa kuwa kiashiria hiki kinatofautiana kwa muda, kwa hiyo, shinikizo la anga linabadilika. Inaweza kupimwa kwa cm ya zebaki.safu wima (au katika milimita).
Utumie vitengo gani?
Mfumo wa kimataifa wa vitengo ni wa kimataifa, kwa hivyo hauhusishi matumizi ya milimita za zebaki. Sanaa. wakati wa kuamua shinikizo. Kitengo cha shinikizo la anga kinawekwa kwa njia sawa na hutokea katika solids na liquids. Kipimo cha shinikizo katika paskali kinakubaliwa katika SI.
Kwa Pa 1, shinikizo kama hilo linachukuliwa ambalo hutengenezwa kwa nguvu ya N 1 kwa kila eneo la m 1 m2.
Amua jinsi vipimo vinavyohusiana. Shinikizo la safu ya kioevu imewekwa kulingana na formula ifuatayo: p=ρgh. Uzito wa zebaki ρ=13600 kg/m3. Wacha tuchukue safu ya zebaki yenye urefu wa milimita 760 kama sehemu ya kumbukumbu. Kuanzia hapa:
r=13600 kg/m3×9.83 N/kg×0.76 m=101292.8 Pa
Ili kurekodi shinikizo la anga katika paskali, zingatia: 1 mm Hg.=133.3 Pa.
Mfano wa utatuzi wa matatizo
Amua nguvu ambayo angahewa hutenda kazi kwenye uso wa paa la ukubwa wa m 10x20. Shinikizo la angahewa linachukuliwa kuwa 740 mm Hg. St.
p=740 mm Hg, a=10 m, b=20 m.
Uchambuzi
Ili kubainisha nguvu ya kitendo, ni lazima uweke shinikizo la angahewa katika paskali. Kwa kuzingatia ukweli kwamba 1 millimeter Hg. sawa na 133.3 Pa, tunayo yafuatayo: p=98642 Pa.
uamuzi
Tumia fomula ya kubainisha shinikizo:
p=F/s, Kwa kuwa eneo la paa halijatolewa, tuchukulie kuwa ni mstatili. Eneo la takwimu hii limedhamiriwa na fomula:
s=ab.
Badilisha thamani ya eneofomula ya hesabu:
p=F/(ab), kutoka wapi:
F=pab.
Kokotoa: F=98642 Pa×10 m×20 m=19728400 N=1.97 MN.
Jibu: shinikizo la angahewa kwenye paa la nyumba ni 1.97 MN.
Njia za vipimo
Uamuzi wa majaribio wa shinikizo la angahewa unaweza kufanywa kwa kutumia safu wima ya zebaki. Ukitengeneza kiwango karibu nayo, basi inawezekana kurekebisha mabadiliko. Hii ndiyo kipimo rahisi zaidi cha zebaki.
Ilikuwa ni Evangelista Torricelli aliyeshangaa kuona mabadiliko katika hali ya anga, akiunganisha mchakato huu na joto na baridi.
Shinikizo la angahewa katika usawa wa uso wa bahari kwa nyuzi joto 0 iliitwa mojawapo. Thamani hii ni 760 mmHg. Shinikizo la kawaida la anga katika paskali huchukuliwa kuwa sawa na 105 Pa.
Inajulikana kuwa zebaki ni hatari sana kwa afya ya binadamu. Matokeo yake, barometers ya wazi ya zebaki haiwezi kutumika. Vimiminika vingine havina mnene zaidi, kwa hivyo mirija iliyojazwa kioevu lazima iwe ndefu ya kutosha.
Kwa mfano, safu wima ya maji iliyoundwa na Blaise Pascal inapaswa kuwa takriban mita 10 kwa urefu. Usumbufu ni dhahiri.
kipima kipimo kisicho na maji
Hatua ya ajabu mbele ni wazo la kujiepusha na umajimaji unapotengeneza vipimo. Uwezo wa kutengeneza kifaa cha kubainisha shinikizo la angahewa hutekelezwa katika vipimo vya aneroidi.
Sehemu kuu ya mita hii ni tambararesanduku ambalo hewa hutolewa nje. Ili isikuzwe na anga, uso unafanywa bati. Sanduku limeunganishwa na mfumo wa chemchemi kwa mshale unaoonyesha thamani ya shinikizo kwenye kiwango. Mwisho unaweza kuhitimu katika vitengo vyovyote. Shinikizo la angahewa linaweza kupimwa katika paskali kwa kipimo kinachofaa cha kupimia.
Inua urefu na shinikizo la angahewa
Mabadiliko ya msongamano wa angahewa unapoinuka husababisha kupungua kwa shinikizo. Inhomogeneity ya bahasha ya gesi hairuhusu kuanzisha sheria ya mabadiliko ya mstari, kwani kiwango cha kupungua kwa shinikizo hupungua kwa urefu unaoongezeka. Katika uso wa Dunia, inapoinuka, kwa kila mita 12, athari ya anga huanguka kwa 1 mm Hg. Sanaa. Katika troposphere, mabadiliko sawa hutokea kila baada ya mita 10.5.
Karibu na uso wa Dunia, kwenye mwinuko wa ndege, aneroid iliyo na kipimo maalum inaweza kuamua urefu kwa shinikizo la anga. Kifaa hiki kinaitwa altimeter.
Kifaa maalum kwenye uso wa Dunia hukuruhusu kuweka altimita hadi sifuri, ili uweze kukitumia baadaye kubaini urefu wa kupaa.
Mfano wa utatuzi wa matatizo
Chini ya mlima, kipimo kilionyesha shinikizo la angahewa la milimita 756 za zebaki. Je, itakuwa na thamani gani katika mwinuko wa mita 2500 juu ya usawa wa bahari? Inahitajika kurekodi shinikizo la anga katika pascals.
r1 =756 mm Hg, H=2500 m, r2 - ?
uamuzi
Ili kubainisha kipimo cha kipimo katika urefu wa H, tunazingatia hiloshinikizo hupungua kwa 1 mm Hg. kila mita 12. Kwa hivyo:
(p1 – p2)×12 m=H×1 mmHg, kutoka:
p2=p1 - H×1 mmHg/12m=756 mmHg - 2500 m×1 mmHg/12 m=546 mmHg
Ili kurekodi shinikizo la angahewa lililopatikana katika paskali, fanya yafuatayo:
p2=546×133, 3 Pa=72619 Pa
Jibu: 72619 Pa.
Shinikizo la anga na hali ya hewa
Msogeo wa tabaka za angahewa karibu na uso wa Dunia na upashaji joto usio wa sare wa hewa katika maeneo tofauti husababisha mabadiliko ya hali ya hewa katika sehemu zote za sayari.
Shinikizo linaweza kutofautiana kwa 20-35mmHg. kwa muda mrefu na kwa milimita 2-4 ya zebaki. wakati wa mchana. Mtu mwenye afya bora haoni mabadiliko katika kiashirio hiki.
Shinikizo la angahewa, ambalo thamani yake iko chini ya kawaida na mara nyingi hubadilika, huashiria kimbunga ambacho kimefunika mtu fulani. Mara nyingi jambo hili huambatana na mawingu na mvua.
Shinikizo la chini si mara zote dalili ya hali ya hewa ya mvua. Hali mbaya ya hewa inategemea zaidi kupungua polepole kwa kiashirio husika.
Kushuka kwa kasi kwa shinikizo hadi sentimita 74 Hg. na chini yake kunatishia dhoruba, manyunyu ambayo yataendelea hata wakati kiashirio tayari kinaanza kupanda.
Mabadiliko ya hali ya hewa kwa bora yanaweza kutambuliwa kwa ishara zifuatazo:
- baada ya muda mrefu wa hali mbaya ya hewa, kunakuwa na ongezeko la taratibu na thabiti la shinikizo la angahewa;
- shinikizo hupanda katika hali ya hewa tulivu yenye ukungu;
- katika kipindi cha pepo za kusini, kiashirio husika huinuka kwa siku kadhaa mfululizo;
- kuongezeka kwa shinikizo la anga wakati wa hali ya hewa ya upepo ni ishara ya hali ya hewa nzuri.
