Десятый класс → Свойства материи → Давление ↓
Атмосферное давление
Атмосферное давление — это фундаментальная концепция в изучении физики, особенно в свойствах вещества. Чтобы понять эту концепцию, важно понять, что такое давление. Давление определяется как сила, действующая на единицу площади поверхности объекта. Что касается атмосферного давления, оно применяется к давлению, оказываемому весом земной атмосферы над определенной точкой.
Устойчивость к давлению
Давайте начнем с обсуждения того, что в общем смысле означает давление. Представьте, что у вас в руке небольшой предмет, например книга, которую вы держите. Книга оказывает силу на вашу руку из-за своего веса. Часть вашей руки, которая соприкасается с книгой, испытывает это усилие.
Математическое выражение давления:
Давление (P) = Сила (F) / Площадь (A)
В случае книги, если вес книги составляет 10 ньютонов, а площадь книги в контакте с вашей рукой составляет 0.5 квадратного метра, то создаваемое давление на вашу руку будет:
P = 10 N / 0.5 м² = 20 N/м²
Атмосферное давление вокруг нас
Атмосферное давление, иногда также называемое воздушным давлением, является силой, оказываемой атмосферой благодаря воздействию гравитации Земли на молекулы воздуха. Наша атмосфера — это слой газов, окружающий Землю, и эти газы являются свободно движущимися частицами, которые создают давление в результате столкновений с поверхностями.
Чтобы визуализировать атмосферное давление, представьте, что Земля покрыта обширным океаном воздуха. Этот океан оказывает нисходящую силу на все внутри него, включая вас!
Проще говоря, атмосферное давление — это вес воздуха, давящий на поверхность сверху. Поскольку воздух тяжелый, оказываемое давление также значительное.
Стандартное атмосферное давление
Стандартное атмосферное давление на уровне моря определяется как 101,325 паскалей (Па). Это равно 1 атмосфере (атм), 760 миллиметрам ртутного столба (мм рт.ст.), что является традиционным методом измерения давления с помощью ртутного барометра.
Вы можете выразить стандартное атмосферное давление в различных единицах:
- 1 атмосфера (атм)
- 101,325 паскаль (Па)
- 760 миллиметров ртутного столба (мм рт.ст.)
- 14.696 фунтов на квадратный дюйм (psi)
Измерение атмосферного давления
Атмосферное давление обычно измеряется с помощью барометра. Простой барометр можно сделать, используя колонку ртути. По мере изменения атмосферного давления, это вызывает подъем или падение ртути. Более высокая колонка ртути указывает на более высокое атмосферное давление и наоборот.
Ртутный барометр
В ртутном барометре атмосферное давление уравновешивает колонку ртути, и высота колонки ртути является показателем атмосферного давления. Это потому, что давление, создаваемое весом колонки ртути, уравновешивается атмосферным давлением.
В этом примере давление, оказываемое колонкой ртути, рассчитывается с учетом высоты колонки, а также плотности и силы тяжести ртути.
Факторы, влияющие на атмосферное давление
Существует множество факторов, влияющих на атмосферное давление. К ним относятся:
- Высота: По мере продвижения выше уровня моря атмосферное давление уменьшается, потому что над вами меньше воздуха. Возьмите, к примеру, альпиниста, который поднимается на большую высоту. Они испытывают меньше атмосферного давления.
- Температура: Молекулы воздуха движутся быстрее по мере повышения температуры, вызывая их рассеивание, что может понизить атмосферное давление. Напротив, охлаждение молекул воздуха замедляет их и сближает, что увеличивает атмосферное давление.
- Погодные условия: Высокое и низкое давление в атмосфере создают различные погодные условия. В зоне высокого давления воздух плотнее, что обычно ассоциируется с ясным небом. В отличие от этого, в зонах низкого давления часто бывают облака и осадки.
Эффекты атмосферного давления
Атмосферное давление оказывает влияние на нашу повседневную жизнь во многих отношениях. Например, оно играет важную роль в прогнозировании погоды. Понимание и предсказание изменений атмосферы давления помогает метеорологам предсказывать возможные погодные условия.
Температура кипения воды
Температура кипения воды зависит от атмосферного давления. На более высоких высотах, где атмосферное давление ниже, вода кипит при более низкой температуре. Вот почему инструкции по приготовлению пищи часто нуждаются в корректировке для большей высоты.
Дыхание
Процесс дыхания зависит от разницы давлений. Когда вы вдыхаете, ваши легкие расширяются, создавая разницу давления между воздухом внутри легких и атмосферным давлением, что заставляет воздух втекать в легкие. Когда вы выдыхаете, давление внутри легких становится больше атмосферного давления, что вызывает выдох воздуха.
Заключительные мысли
Атмосферное давление — это неотъемлемая часть физики, влияющая на различные повседневные занятия и природные явления. Понимание атмосферного давления и его измерение не только углубляют наше понимание погодных условий, но и помогают в инженерных приложениях. Благодаря базовым знаниям о том, как действует атмосферное давление, студенты и обучающиеся могут оценить окружающий их мир и его тонкие эффекты на их среду.