Атмосфералық қысым. Торричелли тәжірибесі. Барометр. Атмосфералық қысымның биіктікке байланысты өзгеруі

1.Ұйымдастыру кезеңі;

2.Үй тапсырмасын сұрау;

3.Жаңа сабақты хабарлау;

4.Сабақты бекіту;

5.Сабақты қорыту;

6. Үйге тапсырма;

7. Бағалау кезеңі.

Атмосфера бірнеше қабаттан тұрады. Ауырлық күшінің әрекетінен оның жоғарғы қабаттары төменгі қабаттарына қысым түсіреді. Атмосфера – газ, сондақтан ол Паскаль заңы бойынша өзіне түскен қысымды барлық бағытта таратады. Соның салдарынан Жер бетіне және ондағы барлық денелерге атмосфералық қысым түседі.

Мынадай тәжірибе жасап көрейік. Ішкі қабырғаларына тығыз кептеліп тұратын жылжымалы поршені бар шыны түтік алынады. Оны ішінде суы бар ыдысқа батырып, поршеньді сумен жанасқанға дейін түсіреді де, сонан соң қайтадан жоғары қарай жылжытады. Сонда поршеньмен ілесіп, су да жоғары котеріле бастайды. Мұның мәнісі мынада: атмосфера су бетіне төмен қарай бағытталған қысыммен әрекет етеді. Паскаль заңы бойынша ол қысым барлық бағыттарға бірдей беріледі. Міне суды поршеньмен ілестіре көтеретін осы атмосфералық қысым. Атмосфералық ауаның тұрақты тығыздығы (әр түрлі биіктікте әр түрлі) және белгілі бір биіктігі болмағандықтан (атмсофераның нақты шекарасы жоқ) атмосфералық қысымды өлшеу үшін p = ρgh формуласын қолдануға болмайды. Бірақ бәрібір атмосфералық қысымды анықтауға болады. Атмосфералық қысымды қалай өлшеу керектігін ең алағаш итальян ғалымы Эванджелиста Торричелли (1608-1647) ойлап тапты. Бұл тәжірибеде бір ұшы бекітілген ұзындығы 1м-ге жуық шыны түтік қолданылды. Оны сынаппен толтырып саусақпен жауып, (сынап төгілмеу үшін) төңкеріп сынабы бар ыдысқа саламыз. Түтіктен саусақты алсақ, біраз сынап бөлігі ағып, жоғары жағында ауасыз кеңістік — “торричелли бостығы” пайда болады. Мұндағы сынап бағанының биіктігі (ыдыстағы сынап деңгейі) 760 мм еді.

Егер бұл қысымдар тең болмаса, сынап тепе-теңдікте болмас еді. p_сынап>p_атм болғанда сынап түтікшеден табаққа төгілер еді, ал p_атм>p_сынап болғанда түтікше бойымен жоғары көтеріледі.

Кейіннен бұл Торричеллидің қондырғысын атмосфералық қысымды өлшеуге қолдана бастады.

Атмосфералық қысымды сол түтікшенің ішіндегі сынап бағанының биіктігінің деңгейі бойынша есептейді. Сынап бағанының биіктігі үлкен болса атмосфералық қысым үлкен, ал биіктігі аз болса қысым да аз болады.

Атмосфералық қысымның бірлігі ретінде 1 миллиметр сынап бағаны (1 мм.сын.бағ.) алынады.

1 мм.сын.бағ.=133,3 Па=1,33гПа.

Сонымен балалар атмосфера бізге және басқа барлық денелерге қысым түсіреді. Сондай-ақ атмосфералық қысым адамдардың көңіл күйіне, денсаулығына елеулі әсерін тигізеді.

Атмосфералық қысымды өлшеуге арналған құрал барометр (грек сөзі барос - ауырлық, метрео - өлшеймін) деп аталады.

Торричелли тәжірибесіндегі сынапты түтікке вертикаль шкала орнатса, қарапайым сынапты барометр пайда болады. Мұндай сынапты барометрдегі сынап бағанының биіктігі 1 метрге жуық әрі оны тік қалыпта орнату керек немесе іліп қою керек. Сондықтан ондай барометрлерді алып жүру қиын әрі ыңғайсыз және қауіпті де, өйткені сынаптың буы – улы.

Торричеллидің жасаған тәжірибесі оның көптеген замандас-ғалымдарының қызығушылығын туғызады. Тәжірибені естіген Паскаль әр түрлі сұйықтармен (май, шарап, су) оны қайталап жасап көрді. 1646 ж. Паскаль жасаған су барометрі көрсетілген. Атмосфералық қысымды теңестірген су бағаны сынап бағанынан биіктеу болып шықты.

1648 ж. Паскальдың тапсырмасымен, Ф. Перье Пюи-де-Дом тауының етегі мен төбесіндегі барометрдің сынап бағанының биіктігін өлшеп, Паскальдің атмосфералық қысым биіктікке байланысты деген болжамын дәлелдеді: тау төбесіндегі сынап бағаны 84,4 мм аз болып шықты. Жер бетінен биіктеген сайын атмосфералық қысымның азаятынына ешқандай күмән қалмас үшін Паскаль тағы да бірнеше тәжірибелерін, бұл жолы Парижде, Нотр-Дам соборының етегі мен төбесінде, Сен-Жак мұнарасында, сондай-ақ 90 баспалдақты биік үйде жасады. Өзінің нәтижелерін ол “сұйықтардың тепе-теңдігінің ұлы тәжірибесі туралы” еңбегінде жариялады.

Неміз физигі Отто фон Герикенің (1602—1686) де тәжірибесі көпке танымал болды. Атмоссфералық қысымның бар екенін Торичеллиден тыс қорытындылаған еді (оның тәжірибелері туралы 9 жыл өткесін естіген). Өте жұқа қабырғалы металл шардың ауасын сора отырып, Герике шардың жиырылғанын байқады. Бұл құбылыстың себебін ойлана отырып, шардың жиырылуы қоршаған ауаның қысымының әсерінен болғанын түсінді.

Атмосфеалық қысымды ашқан Герике Магдебургте шыныдағы бөліктерді көрсететін су барометрін жасады.

1654 ж. атмосфералық қысымның бар екеніне көз жеткізу үшін Герике “Магдебург жартышарларымен” өзінің атақты тәжірибесін жасады. Тәжірибенің көрсетілуіне император Фердинанд ІІІ және Регенсбург рейхстагының мүшелері қатысты. Олардың көзінше өзара біріктірілген екі жарты шарлардың қуысынан ауа сорылып алынады. Осы жарты шарларды атмосефералық қысым күші бір-біріне жабыстырғаны сонша, оларды бірнеше жегулі аттармен ажырату қиын болды.