A környező légkör föld, nyomást gyakorol a föld felszínére és minden föld feletti tárgyra. Nyugalmi légkörben a nyomás bármely ponton megegyezik a légkör külső peremére húzódó, 1 cm2 keresztmetszetű, fedő levegőoszlop tömegével.
Légköri nyomás először egy olasz tudós mérte meg Evangelista Torricelli 1644-ben. A készülék egy U-alakú, körülbelül 1 m hosszú, egyik végén lezárt és higannyal töltött cső. Mivel a cső felső részében nincs levegő, a csőben lévő higanynyomást csak a csőben lévő higanyoszlop súlya hozza létre. Így a légköri nyomás megegyezik a csőben lévő higanyoszlop nyomásával, és ennek az oszlopnak a magassága a környező levegő atmoszférikus nyomásától függ: minél nagyobb a légköri nyomás, annál magasabb a higanyoszlop a csőben, és ezért ennek az oszlopnak a magassága a légköri nyomás mérésére használható.
A normál légköri nyomás (tengerszinten) 760 mm higanyoszlop(Hgmm) 0 °C-on. Ha a légkör nyomása például 780 Hgmm. Art., ez azt jelenti, hogy a levegő ugyanolyan nyomást kelt, mint egy 780 mm magas függőleges higanyoszlop.
Napról napra figyelve a csőben lévő higanyoszlop magasságát, Torricelli felfedezte, hogy ez a magasság változik, és a légköri nyomás változása valamilyen módon összefügg az időjárás változásával. A cső mellé függőleges skálát rögzítve Torricelli egy egyszerű eszközt kapott a légköri nyomás mérésére - egy barométert. Később elkezdték a nyomást aneroid barométerrel ("folyadékmentes") mérni, amely nem használ higanyt, a nyomást pedig fémrugóval mérik. A gyakorlatban a leolvasás előtt finoman meg kell ütögetni a műszer üvegét egy ujjal, hogy leküzdje a súrlódást a karban.
Torricelli cső alapján készült állomás csésze barométer, amely a légköri nyomás mérésének fő eszköze meteorológiai állomások jelenleg. Egy kb. 8 mm átmérőjű és kb. 80 cm hosszú barometrikus csőből áll, amely szabad végével barometrikus csészébe süllyesztve van. A teljes barometrikus cső sárgaréz keretbe van zárva, melynek felső részében függőleges vágás történik a higanyoszlop meniszkuszának megfigyelésére.
Ugyanazon légköri nyomáson a higanyoszlop magassága függ a hőmérséklettől és a szabadesés gyorsulásától, ami a szélességtől és a tengerszint feletti magasságtól függően némileg változik. A barométerben lévő higanyoszlop magasságának ezektől a paraméterektől való függésének kiküszöbölése érdekében a mért magasságot 0 ° C hőmérsékletre, a szabadesés gyorsulását pedig a tengerszinten 45 ° szélességi fokon kell beállítani, és be kell vezetni a egy műszeres korrekciót, az állomási nyomást megkapjuk.
A nemzetközi mértékegységrendszernek (SI-rendszer) megfelelően a légköri nyomás mérésének fő mértékegysége a hektopascal (hPa), azonban számos szervezet szolgálatában megengedett a régi mértékegységek használata: millibar (mb) és higanymilliméter (Hgmm).
1 mb = 1 hPa; 1 Hgmm = 1,333224 hPa
A légköri nyomás térbeli eloszlását ún bárikus mező. A barikus mező olyan felületek segítségével jeleníthető meg, amelyek minden pontján azonos a nyomás. Az ilyen felületeket izobárnak nevezzük. A földfelszínre gyakorolt nyomáseloszlás vizuális ábrázolása érdekében izobár térképeket készítenek a tenger szintjén. Erre tovább földrajzi térkép légköri nyomást alkalmaznak, mérik a meteorológiai állomásokon és csökkentik a tengerszintre. Ezután az azonos nyomású pontokat sima görbe vonalak kötik össze. Zárt izobárok régiói magas vérnyomás a központban barikus maximumoknak vagy anticiklonoknak, a zárt izobárok területeit pedig -val csökkentett nyomás közepén barikus mélypontoknak vagy ciklonoknak nevezik.
A légköri nyomás a Föld felszínének minden pontján nem marad állandó. Néha a nyomás nagyon gyorsan változik az időben, néha pedig hosszú ideig szinte változatlan marad. A nyomás napi lefolyásában két maximum és két minimum található. A maximumok helyi idő szerint 10:00 és 22:00, a minimumok 4:00 és 16:00 körül vannak. éves tanfolyam a nyomás nagymértékben függ a fizikai és földrajzi feltételektől. A kontinensek felett ez a mozgás jobban észrevehető, mint az óceánok felett.
Figyelem! Az oldal adminisztrációs oldala nem vállal felelősséget a tartalomért módszertani fejlesztések, valamint a Szövetségi Állami Oktatási Szabvány kidolgozásának való megfelelésért.
Ma kint esik az eső. Az eső után csökkent a levegő hőmérséklete, nőtt a páratartalom és csökkent a légköri nyomás. A légköri nyomás az egyik fő tényező, amely meghatározza az időjárás és az éghajlat állapotát, ezért a légköri nyomás ismerete elengedhetetlen az időjárás-előrejelzésben. nagy gyakorlati érték képes a légköri nyomás mérésére. És speciális barométerekkel mérhető. A folyadékbarométerekben az időjárás változásával a folyadékoszlop emelkedik vagy süllyed.
A légköri nyomás ismerete elengedhetetlen az orvostudományban, in technológiai folyamatok, az emberi élet és minden élő szervezet. Közvetlen kapcsolat van a légköri nyomásváltozások és az időjárás változásai között. A légköri nyomás növekedése vagy csökkenése az időjárás változásainak jele lehet, és befolyásolhatja az ember közérzetét.
Három egymással összefüggő fizikai jelenség leírása a Mindennapi élet:
A választott téma relevanciája abban rejlik, hogy az emberek az állatok viselkedésére vonatkozó megfigyeléseiknek köszönhetően mindig meg tudták jósolni az időjárás változásait, a természeti katasztrófák, az emberi áldozatok elkerülése érdekében.
A légköri nyomás befolyása szervezetünkre elkerülhetetlen, a légköri nyomás hirtelen változása befolyásolja az ember közérzetét, különösen az időjárástól függő emberek szenvednek. A légköri nyomás emberi egészségre gyakorolt hatását természetesen nem tudjuk csökkenteni, de saját testünkön segíthetünk. A nap helyes megszervezése, az idő elosztása a munka és a pihenés között segítheti a légköri nyomás mérésének képességét, tudását népi jelek, házi készítésű készülékek használata.
Célkitűzés: megtudja, milyen szerepet játszik a légköri nyomás az ember mindennapi életében.
Feladatok:
Tanulmányi terület: Légköri nyomás
Hipotézis: légköri nyomás van fontosságát egy személy számára .
A munka jelentősége: ennek a munkának az anyaga felhasználható a tanórákon és a tanórán kívüli foglalkozásokon, osztálytársaim, iskolánk tanulói, a természettudományok minden szerelmese életében.
I. Elméleti rész (információgyűjtés):
II. Gyakorlati rész:
III. Utolsó rész:
A légkörnek nevezett hatalmas légóceán fenekén élünk. A légkörben bekövetkező minden változás minden bizonnyal hatással lesz az emberre, egészségére, életmódjára, mert. az ember a természet szerves része. Az időjárást meghatározó tényezők mindegyike: légköri nyomás, hőmérséklet, páratartalom, a levegő ózon- és oxigéntartalma, radioaktivitás, mágneses viharok stb. közvetlen vagy közvetett hatással van az ember jólétére és egészségére. Vessünk egy pillantást a légköri nyomásra.
Légköri nyomás- ez a légkör nyomása a benne lévő összes tárgyra és a Föld felszínére.
1640-ben a toszkán nagyherceg úgy döntött, hogy szökőkutat készít palotája teraszán, és elrendelte, hogy egy közeli tóból hozzanak vizet szívószivattyúval. A meghívott firenzei kézművesek azt mondták, hogy ez nem lehetséges, mert 32 láb (10 méter felett) felett kell felszívni a vizet. És hogy miért nem szívódik fel a víz ekkora magasságban, azt nem tudták megmagyarázni. A herceg megkérte Olaszország nagy tudósát, hogy értse meg Galileo Galilei. Bár a tudós már idős és beteg volt, és nem tudott kísérletezni, mégis azt javasolta, hogy a probléma megoldása a levegő súlyának és a tó vízfelületére gyakorolt nyomásának meghatározásában rejlik. Galilei tanítványa, Evangelista Torricelli vállalta a feladat megoldását. Tanára hipotézisének tesztelésére elvégezte híres kísérletét. Egy 1 m hosszú, egyik végén lezárt üvegcsövet teljesen megtöltöttek higannyal, és a cső nyitott végét szorosan lezárva ezzel a végével higannyos csészébe fordította. A higany egy része kiömlött a csőből, egy része megmaradt. A higany felett levegőtlen tér alakult ki. A légkör nyomást gyakorol a csészében lévő higanyra, a csőben lévő higany nyomást gyakorol a csészében lévő higanyra is, mivel az egyensúly létrejött, ezek a nyomások egyenlőek. A csőben lévő higany nyomásának kiszámítása a légkör nyomásának kiszámítását jelenti. Ha a légköri nyomás emelkedik vagy csökken, akkor a csőben lévő higanyoszlop ennek megfelelően emelkedik vagy csökken. Így jelent meg a légköri nyomás mértékegysége - mm. rt. Művészet. - higanymilliméter. A csőben lévő higanyszintet figyelve Torricelli észrevette, hogy a szint változik, ami azt jelenti, hogy nem állandó, és az időjárás változásaitól függ. Ha emelkedik a nyomás, jó idő lesz: télen hideg, nyáron meleg. Ha a nyomás élesen csökken, az azt jelenti, hogy felhők jelennek meg, és a levegő nedvességgel telített. A Torricelli cső vonalzóval az első légköri nyomás mérésére szolgáló műszer - higanybarométer. (1. melléklet)
Létrehozott barométereket és más tudósokat: Robert Hooke, Robert Boyle, Emile Marriott. A vízbarométereket Blaise Pascal francia tudós és Magdeburg város német polgármestere, Otto von Guericke tervezte. Egy ilyen barométer magassága több mint 10 méter volt.
A nyomás mérésére különböző mértékegységeket használnak: higany mm, fizikai atmoszférák, SI rendszerben - Pascal.
Jules Verne A tizenöt éves kapitány című regényében érdekelt az a leírás, hogyan kell megérteni a barométer leolvasását.
„Gül kapitány, jó meteorológus, megtanította olvasni a barométert. Röviden leírjuk, hogyan kell használni ezt a csodálatos eszközt.
- Amikor hosszú ideig tartó jó idő után a barométer erősen és folyamatosan csökkenni kezd, ez biztos jel eső. Ha azonban Jó idő nagyon sokáig állt, akkor a higanyoszlop két-három napig lezuhanhat, és csak ezután lesz észrevehető változás a légkörben. Ilyen esetekben minél több idő telt el a higanyoszlop esése és az esőzések kezdete között, annál tovább fog állni esős időjárás.
- Másrészt, ha egy hosszú esős időszakban a barométer lassan, de folyamatosan emelkedni kezd, akkor biztosan jó idő várható. A jó idő pedig minél tovább tart, minél több idő telt el a higanyoszlop emelkedésének kezdete és az első derült nap között.
- Mindkét esetben a higanyoszlop emelkedése vagy süllyedése után közvetlenül bekövetkezett időjárás-változást nagyon rövid ideig tartják.
- Ha a barométer lassan, de folyamatosan emelkedik két-három napig vagy tovább, az jó időt jelez, még akkor is, ha ezekben a napokban szakadatlanul esik, és fordítva. De ha a barométer lassan befelé emelkedik esős napok, és a jó idő beálltával azonnal esni kezd, a jó idő nem tart sokáig, és fordítva
- Tavasszal és ősszel a barométer éles csökkenése szeles időjárást jelez. Nyáron, extrém melegben zivatart jósol. Télen, különösen hosszan tartó fagyok után, a higanyoszlop gyors csökkenése a szélirány közelgő változását jelzi, olvadással és esővel együtt. Éppen ellenkezőleg, a higanyoszlop növekedése hosszan tartó fagyok esetén havazást jelent.
- A higanyoszlop szintjének gyakori ingadozása, akár emelkedik, akár csökken, semmi esetre sem tekinthető hosszú közeledés jelének; száraz vagy esős időjárás időszaka. Csak a higanyoszlop fokozatos és lassú esése vagy emelkedése jelzi a hosszú, stabil időjárás kezdetét.
- Amikor ősz végén, hosszú szeles és esős időszak után a barométer emelkedni kezd, ez előrevetíti északi szél a fagy kezdetén.
Íme, az értékes műszer olvasmányaiból levonható általános következtetések. Dick Sand nagyon jól értette a barométer előrejelzéseit, és sokszor meg volt győződve arról, hogy azok mennyire helyesek. Minden nap megnézte a barométerét, hogy ne érje meglepetés az időjárás változása.
Megfigyeltem az időjárás változásait és a légköri nyomást. És meg voltam győződve arról, hogy ez a függőség létezik.
|
dátum |
Hőfok,°С |
Csapadék, |
Légköri nyomás, Hgmm |
Felhősödés |
|
Főleg felhős |
||||
|
Főleg felhős |
||||
|
Főleg felhős |
||||
|
Főleg felhős |
||||
|
Főleg felhős |
||||
|
Főleg felhős |
||||
|
Főleg felhős |
Tudományos és mindennapi célokra képesnek kell lennie a légköri nyomás mérésére. Ehhez speciális eszközök vannak - barométerek. A normál légköri nyomás a tengerszinti nyomás 15°C-on. 760 Hgmm-nek felel meg. Művészet. Tudjuk, hogy 12 méteres magasságváltozással a légköri nyomás 1 Hgmm-rel változik. Művészet. Ezenkívül a magasság növekedésével a légköri nyomás csökken, csökkenésével pedig nő.
A modern barométer folyadékmentes. Aneroid barométernek hívják. A fém barométerek kevésbé pontosak, de nem olyan terjedelmesek és törékenyek.
nagyon érzékeny hangszer. Például egy kilencemeletes épület utolsó emeletére felmenve a légköri nyomáskülönbség miatt a különböző magasságokban a légköri nyomás 2-3 Hgmm-es csökkenését tapasztaljuk. Művészet.
Barométerrel meg lehet határozni a repülőgép magasságát. Az ilyen barométert barometrikus magasságmérőnek, ill magasságmérő. Pascal kísérletének ötlete képezte a magasságmérő tervezésének alapját. Meghatározza a tengerszint feletti emelkedés magasságát a légköri nyomás változásai alapján.
A meteorológiai időjárás megfigyelésekor, ha szükséges a légköri nyomás ingadozásának regisztrálása egy bizonyos időtartam alatt, rögzítő eszközt használnak - barográf.
(Storm Glass) (viharüveg, netherl. vihar- "vihar" és üveg- „üveg”) egy kémiai vagy kristályos barométer, amely alkoholos oldattal töltött üveglombikból vagy ampullából áll, amelyben bizonyos arányban kámfor, ammónia és kálium-nitrát van feloldva.
Ezt a kémiai barométert aktívan használta tengeri utazásai során az angol hidrográfus és meteorológus, Robert Fitzroy admirális, aki gondosan leírta a barométer viselkedését, ezt a leírást a mai napig használják. Ezért a viharüveget "Fitzroy barométernek" is nevezik. 1831–36-ban Fitzroy egy oceanográfiai expedíciót vezetett a Beagle fedélzetén, amelyen Charles Darwin is részt vett.
A barométer a következőképpen működik. A lombik hermetikusan lezárt, de ennek ellenére kristályok születése és eltűnése folyamatosan történik benne. A közelgő időjárási változásoktól függően kristályok képződnek a folyadékban különféle formák. A Stormglass annyira érzékeny, hogy 10 perccel előre meg tudja jósolni az időjárás hirtelen változását. A működési elv még nem teljesen ismert tudományos magyarázat. A barométer jobban működik ablak közelében, különösen vasbeton házakban, valószínűleg ebben az esetben a barométer nem annyira árnyékolt.
Légnyomásmutató- készülék a légköri nyomás változásának figyelésére. Baroszkópot készíthet saját kezével. Baroszkóp elkészítéséhez a következő felszerelés szükséges: 0,5 literes üvegedény.
Amikor a légköri nyomás változik a folyadékbarométerekben, a folyadékoszlop (víz vagy higany) magassága megváltozik: ha a nyomás csökken, akkor csökken, ha pedig nő, akkor nő. Ez azt jelenti, hogy a folyadékoszlop magassága függ a légköri nyomástól. De maga a folyadék megnyomja az edény alját és falait.
B. Pascal francia tudós in tizenhetedik közepe században empirikusan megállapították a Pascal-törvénynek nevezett törvényt:
A folyadékban vagy gázban lévő nyomás minden irányban egyformán terjed, és nem függ annak a területnek a tájolásától, amelyre hat.
A Pascal-törvény szemléltetésére az ábrán egy kis téglalap alakú prizma látható folyadékba merítve. Ha feltételezzük, hogy a prizma anyagának sűrűsége megegyezik a folyadék sűrűségével, akkor a prizmának közömbös egyensúlyi állapotban kell lennie a folyadékban. Ez azt jelenti, hogy a prizma éleire ható nyomóerőket ki kell egyensúlyozni. Ez csak akkor történik meg, ha a nyomások, azaz az egyes felületek felületének egységnyi területére ható erők azonosak: p 1 = p 2 = p 3 = p.
A folyadék nyomása az edény fenekére vagy oldalfalaira a folyadékoszlop magasságától függ. Magasságú hengeres edény fenekére ható nyomás hés alapterület S egyenlő a folyadékoszlop tömegével mg, ahol m = ρ ghS az edényben lévő folyadék tömege, ρ a folyadék sűrűsége. Ezért p = ρ ghS / S
Ugyanaz a nyomás a mélységben h Pascal törvényének megfelelően a folyadék az edény oldalfalait is kifejti. Folyadékoszlop nyomása ρ gh hívott hidrosztatikus nyomás.
Számos eszközben, amellyel az életben találkozunk, a folyadék- és gáznyomás törvényeit alkalmazzák: összekötő edények, vízvezetékek, hidraulikus prés, zsilipek, szökőkutak, artézi kutak stb.
A légköri nyomást azért mérik, hogy nagyobb valószínűséggel előre jelezzék az időjárás esetleges változását. Közvetlen kapcsolat van a nyomásváltozások és az időjárás változásai között. A légköri nyomás növekedése vagy csökkenése bizonyos valószínűséggel az időjárás változásának jele lehet. Tudni kell: ha csökken a nyomás, akkor felhős, csapadékos idő várható, ha emelkedik - száraz idő, télen hideg csapással. Ha a nyomás nagyon meredeken csökken, súlyos rossz időjárás lehetséges: vihar, heves zivatar vagy vihar.
Már az ókorban is írtak az orvosok az időjárás emberi testre gyakorolt hatásáról. A tibeti gyógyászatban megemlítik: "az ízületi fájdalom esős időben és erős szélben fokozódik." A híres alkimista, Paracelsus orvos megjegyezte: "Aki tanulmányozta a szeleket, a villámokat és az időjárást, ismeri a betegségek eredetét."
Annak érdekében, hogy egy személy kényelmes legyen, a légköri nyomásnak 760 mm-nek kell lennie. rt. Művészet. Ha a légköri nyomás akár 10 mm-rel is eltér egyik vagy másik irányba, az ember kényelmetlenül érzi magát, és ez befolyásolhatja egészségi állapotát. Kedvezőtlen jelenségek figyelhetők meg a légköri nyomás változásai során - növekedés (kompresszió) és különösen csökkenése (dekompresszió) a normálra. Minél lassabb a nyomásváltozás, annál jobban és káros következmények nélkül alkalmazkodik hozzá az emberi szervezet.
A légköri nyomás az az erő, amellyel a körülöttünk lévő levegő rászorul a Föld felszíne. Az első személy, aki megmérte, Galileo Galilei tanítványa, Evangelista Torricelli volt. 1643-ban kollégájával, Vincenzo Vivianival együtt egyszerű kísérletet végzett.
Hogyan tudta meghatározni a légköri nyomást? Torricelli egy, egyik végén lezárt méteres csövet vett, higanyt öntött bele, ujjával bezárta a lyukat, majd megfordítva egy szintén higannyal teli tálba süllyesztette. Ugyanakkor a higany egy része kiömlött a csőből. A higanyoszlop 760 mm-nél megállt. a tálban lévő higany felszíni szintjétől.
Érdekes módon a kísérlet eredménye nem függött a cső átmérőjétől, dőlésétől, de még csak az alakjától sem – a higany mindig ugyanazon a szinten állt meg. Ha azonban hirtelen megváltozott az időjárás (és a légköri nyomás csökkent vagy emelkedett), a higanyoszlop néhány milliméterrel leesett vagy emelkedett.
Azóta a légköri nyomást higanymilliméterben mérik, a nyomás pedig 760 mm. rt. Művészet. 1 atmoszférával egyenlőnek tekintjük és ún normál nyomás. Így létrejött az első barométer - a légköri nyomás mérésére szolgáló eszköz.
Nem a higany az egyetlen folyadék, amellyel a légköri nyomást lehet mérni. Sok tudós benne más idő vízbarométereket építettek, de mivel a víz sokkal könnyebb, mint a higany, csöveik akár 10 m magasra emelkedtek, ráadásul a víz már 0 °C-on jéggé alakult, ami bizonyos kellemetlenségeket okozott.
A modern higanybarométerek Torricelli elvét alkalmazzák, de valamivel bonyolultabbak. Például a szifon barométer egy szifonba hajlított és higannyal megtöltött hosszú üvegcső. A cső hosszú vége zárt, a rövid nyitott. Egy kis súly lebeg a higany nyitott felületén, amelyet ellensúly egyensúlyoz. Amikor a légköri nyomás megváltozik, a higany elmozdul, magával rántva az úszót, ami viszont mozgásba hozza a nyílhoz kapcsolódó ellensúlyt.
A higanybarométereket helyhez kötött laboratóriumokban és meteorológiai állomásokon használják. Nagyon pontosak, de inkább terjedelmesek, így otthon ill terepviszonyok A légköri nyomás mérése folyadékmentes vagy aneroid barométerrel történik.
A folyadékmentes barométerben a légköri nyomás ingadozásait egy kis kerek fémdoboz érzékeli, benne ritka levegővel. Az aneroid doboz vékony hullámos membránfallal rendelkezik, amelyet egy kis rugó húz vissza. A membrán kidudorodik, ha a légköri nyomás csökken, és befelé nyomódik, amikor emelkedik. Ezek a mozgások a nyíl eltéréseit okozzák egy speciális skála mentén. Az aneroid barométer skálája a higanybarométerhez igazodik, de még mindig kevésbé pontos műszernek számít, mivel idővel a rugó és a membrán veszít rugalmasságából.
