לחץ אטמוספרי הוא הכוח שבו האוויר לוחץ על כדור הארץ, האדם וכל מה שמקיף אותו. המאמר יספר לך איך במאה ה- XVII. בעזרת הניסוי הוצג לראשונה כוח לחץ האוויר. זה מאוד מעניין! נלמד כיצד מצוין לחץ אטמוספרי וכיצד הוא נמדד.
חוויות אוטו פון גוריקה
כמה גדול הלחץ האטמוספרי, למד העולם ב-1654. זה קרה הודות לבורגומאסטר של העיר מגדבורג (גרמניה) אוטו פון גריקה. הוא הפגין ניסיון עם מה שנקרא ההמיספרות מגדבורג. אז לא דיברו על איך מציינים את לחץ האוויר, כי עדיין לא ידעו איך למדוד אותו. איך נראות ההמיספרות ניתן לראות בתמונה ממוזיאון מגדבורג.
אלו שתי חצאי ברונזה, אחת מהן מוצקה, ובשנייה יש חור. אטם עור משומן הונח בין ההמיספרות לאטום והתחבר. אוויר נשאב החוצה דרך החור מהמיספרות. מעניין, Guericke עצמו ארבע שנים קודם לכן, ב-1650המציא את משאבת הוואקום. הוא גם בתמונה. כאשר האוויר נשאב החוצה, ההמיספרות נלחצו על ידי לחץ אטמוספרי. כדי לנתק אותם זה מזה, הם השתמשו בכוח המתיחה של סוסים.
ניסוי עם ההמיספרות של מגדבורג
לפני שנלמד כיצד מסומן לחץ אטמוספרי, בואו נערוך ניסוי. לשם כך נשתמש במודל ההמיספרות של מגדבורג. חבר משאבת ואקום לחור של המיספרה עם צינור גומי. הפעל אותו, פתח את הברז באחת ההמיספרות. הלחץ במרווח ביניהם יקטן. כתוצאה מכך, הכוח הפועל על ההמיספרות מבפנים פוחת, והכוח הפועל מבחוץ גדל.
במהלך שאיבת האוויר, אי אפשר להפריד בין ההמיספרות, מכיוון שהן משתלבות זו בזו. כבה את המשאבה, נתק את צינור הגומי. אוויר יתחיל להיכנס לחלל שבין ההמיספרות. אז הם ייפרדו בקלות.
איזו אות מייצגת לחץ אוויר
בוא ננסה לחשב את הכוח שסחט את ההמיספרות. כאשר אנו שואבים אוויר, רק כוח הלחץ האטמוספרי פועל על ההמיספרות. הוא דוחס את ההמיספרות ומכוון מהדפנות הפנימיות של הכדורים החלולים למרכז הרווח ביניהן. קוטר ההמיספרות (d) ב-Guericke היה 35.5 ס מ.
בהתבסס על העובדה שלא הצלחנו להפריד בין ההמיספרות, מתברר שכוח הלחץ גדול מאוד. אפילו שמונה סוסים מכל צד לא יכלו לשבור את ההמיספרות הללו. הנה תחריט שממחיש את החוויה של אוטו פון גריקה.
איזו אות מייצגת לחץ? האות P. לחץ אטמוספרי רגיל (Patm) הוא 100 קילופסקל (kPa). כוח כזה פועל על כל חלק של חצי הכדור. כוח הלחץ F שווה למכפלת הלחץ האטמוספרי ושטח החתך של ההמיספרות S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0.355 מ')2/4≈10 קילו-טון (קילונוטון). זהו משקלו של מטען של טון אחד, כך שהסוסים לא הצליחו לשבור את ההמיספרות האלה.
ברומטר
איך מצוין לחץ אטמוספרי, אנחנו יודעים, אבל איך הוא נמדד? לברומטר, שהומצא על ידי טוריצ'לי האיטלקי במחצית הראשונה של המאה ה-17, היו פגמים. זה יכול להישבר בקלות, הוא היה מלא בכספית רעילה, ובאמת רצית לקחת אותו למקומות שונים כדי לחזות את מזג האוויר.
היה צורך להמציא מכשיר ללא צינור זכוכית, כלומר ללא נוזל. ברומטר כזה הומצא רק מאתיים שנה מאוחר יותר והוא נקרא אנרואיד. מילה זו שתורגמה לרוסית פירושה ללא נוזלים. שקול מה זה ברומטר אנרואיד.
זהו מכשיר קטן. בניגוד לצינור הכספית Torricelli, שגובהו מטר אחד, ניתן לשאת אותו איתך בקלות לכל מקום שאתה הולך. מה יש בו בפנים? בואו נסתכל על הברומטר שהתפוצץ.
איך מצוין הלחץ בו? למכשיר קנה מידה דומה לחוגת שעון. לחץ בקילופסקל מסומן על ידי חץ. מאחורי החוגה אנו רואים שלוש קופסאות פחוסות. נשאב מהם אוויר, ובפנים יש קפיץ. אם זה לא היה שם, האווירה הייתהקופסאות מרוסקות. עוד מהקפיץ, הידית מתרחקת, היא מעבירה את תנועות הקופסאות. למה הם זזים? קופסאות יכולות לשנות את העובי שלהן. כאשר הלחץ האטמוספרי גדול יותר, האוויר דוחס את הקופסאות, עובין יורד. כאשר הלחץ נמוך יותר, הקפיץ מתיישר והקופסאות נעשות עבות יותר. באמצעות מנגנון המנופים, התנועה מועברת אל החץ.
מכשיר ברומטר ללא נוזלים
למדנו כיצד הלחץ מסומן בברומטר נטול נוזלים, ועכשיו נצייר את הדיאגרמה שלו.
שלוש קופסאות מעניקות למכשיר דיוק רב יותר, אבל באופן עקרוני מספיקה אחת. הוא עשוי גלי במיוחד על מנת לקבל את היכולת לשנות את העובי שלו. זכרו צינורות שואב אבק גליים, ולכן גמישים. החלק התחתון של הקופסה מחובר לבסיס. בראשו מוצמד קפיץ שמנסה ליישר את הקופסה באותו אופן שבו סרגל אלומיניום, אם כפוף, מנסה ליישר אותו. לחץ אטמוספרי, להיפך, מנסה לדחוס את הקופסה.
כשהלחץ עולה, עובי הקופסה יורד, כלומר הידית מסובבת את הציר. אם תצרף חץ לציר, הוא יסתובב ימינה כשהעובי יורד, ולשמאל כשהעובי יגדל.
