Атмосферное давление

Муниципальное общеобразовательное учреждение                                          «Средняя общеобразовательная школа №12» г.Ржева Тверской области

Исследовательская работа

«Атмосферное давление».

Выполнили:

Волоскова Татьяна                                                                                                               ученица 7А класса,

                                                                                        Сафронов Илья          ученик 7А класса    

                                                                             Учитель физики: Ефимова Г.Н.

г.Ржев

2015 г.

Содержание.

1. Введение.
2. Атмосферное давление.
3. Методы определения атмосферного давления.
4. Практическая часть.
5. Список литературы.

Введение.

          Ещё в глубокой древности человек замечал, что воздух оказывает давление на наземные предметы, особенно во время бурь и ураганов. Он пользовался этим давлением, заставляя ветер двигать парусные суда, вращать крылья ветряных мельниц. Однако долго не удавалось доказать, что воздух имеет вес. Только в XVII веке был поставлен опыт, доказавший весомость воздуха. В Италии в 1640 году герцог Тосканский задумал устроить фонтан на террасе своего дворца. Воду для этого фонтана должны были накачивать из соседнего озера, но вода не шла выше 10.3м. Герцог обратился за разъяснениями к Галилею, тогда уже глубокому старцу. Великий ученый был смущен и не нашелся сразу, как объяснить это явление. И только ученик Галилея, Торричелли после долгих опытов, доказал, что воздух имеет вес, и давление атмосферы уравновешивается столбом воды в 32 фута, или 10.3м. Он пошел в своих исследованиях ещё дальше и в 1643 году изобрел прибор для измерения атмосферного давления – барометр. С помощью этого прибора можно определять не только атмосферное давление, но и высоту. Летчики для определения высоты используют высотомер. Этот прибор по своему устройству представляет собой тот же барометр, но имеет шкалу, проградуированную не в мм рт.ст., а в метрах.

Цели и задачи нашей работы:

• Познакомиться с понятием “Атмосферное давление”.
• Изучить приборы и методы атмосферного давления.
• Оценить высоту некоторых зданий с помощью барометра – анероида.

Атмосферное давление.

         Давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся в ней предметы, называется атмосферным давлением. Наибольшее давление, обусловленное весом воздуха, испытывает поверхность Земли, а также все тела, находящиеся на ней. Атмосферное давление можно измерять в миллиметрах ртутного столба (мм.рт. ст.), а также в миллибарах (мб. Атмосферное давление равное 760мм.рт.ст принято считать нормальным.
Но это вовсе не означает, что такая величина атмосферного давления является климатической нормой для всех регионов и в течение всего года. Жителям Владивостока, можно сказать, повезло: среднее атмосферное давление за год составляет около 761мм.рт. ст., хотя и жители горной деревушки Ток-Джалунг в Тибете на высоте 4919м, тоже не страдают, а атмосферное давление там при температуре 0о всего 413 мм.рт. ст.
Каждое утро в сводках погоды передаются данные об атмосферном давлении по на уровне моря. Это происходит потому, что атмосферное давление убывает с высотой и довольно существенно. Так на высоте 5000 м оно уже примерно в два раза ниже. Поэтому для получения представления о реальном пространственном распределении атмосферного давления и для сравнимости его величины в различных местностях и на разных высотах, для составления синоптических карт и т.п., давление приводят к единому уровню, т.е. к уровню моря.
      Измеренное на площадке метеостанции расположенной на высоте 187 м над уровнем моря атмосферное давление, в среднем на 16-18 мм.рт. ст. ниже, чем внизу на берегу моря. При подъеме на 10,5 метра атмосферное давление понижается на 1 мм ртутного столба.
         Атмосферное давление изменяется не только с высотой. В одном и том же пункте на земной поверхности атмосферное давление, то увеличивается, то уменьшается. Причина колебаний атмосферного давления заключается в том, что давление воздуха зависит от его температуры. Воздух при нагревании расширяется. Теплый воздух легче холодного, поэтому 1м3 воздуха на одной и той же высоте весит меньше, чем 1 м3 холодного. Значит, давление теплого воздуха на земную поверхность меньше, чем холодного.

           Атмосферное давление, гидростатическое давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы. А. д. — существенная характеристика состояния атмосферы; в каждой точке атмосферы оно определяется весом вышележащего воздуха. С высотой А. д. убывает; зависимость А. д. от высоты выражается барометрической формулой. Измеряется А. д. барометром. А. д. выражают в миллибарах (мбар), в ньютонах на м2  (Н /м2) или высотой столба ртути в барометре в мм, приведённой к 0°С и нормальной (на уровне моря и широте 45°) величине ускорения силы тяжести.

           Повышенное А. д.

Человек оказывается в условиях повышенного А. д. в процессе водолазных спусков и кессонных работ, при подводном плавании в аквалангах, при лечении сжатым воздухом или кислородом в камерах повышенного давления и барокамерах, предназначенных для проведения хирургических операций

       Пониженное А. д.

        Как профессиональный фактор отмечается при выполнении различных работ в горной местности. Профессиональная деятельность летного состава, подвергающегося воздействию ряда др. специфических факторов, кроме высоты, является прерогативой специального раздела медицины (авиационной медицины). Особое внимание гигиенистов должна привлекать трудовая деятельность людей по интенсивному хозяйственному освоению высокогорных регионов. В горах осуществляется строительство дорог, гидроэлектростанций и промышленных предприятий, проведение геологоразведочных работ и добыча полезных ископаемых. Дальнейшее развитие получают туризм и альпинизм.

КАК БЫЛО ОТКРЫТО АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ.

       Впервые весомость воздуха привела людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами - вода не поднималась выше 10,3м.

       Поиски причин упрямства воды и опыты с более тяжелой жидкостью - ртутью, предпринятые в 1643г. Торричелли, привели к открытию атмосферного давления.

       Торричелли обнаружил, что высота столба ртути в его опыте не зависит ни от формы трубки, ни от ее наклона. На уровне моря высота ртутного столба всегда была около 760мм.

Ученый предположил, что высота столба жидкости уравновешивается давлением воздуха. Зная высоту столба и плотность жидкости, можно определить величину давления атмосферы.

      Правильность предположения Торричелли была подтверждена в 1648г. опытом Паскаля на горе Пью-де-Дом. Паскаль доказал, что меньший столб воздуха оказывает меньшее давление. Вследствие притяжения Земли и недостаточной скорости молекулы воздуха не могут покинуть околоземное пространство. Однако они не падают на поверхность Земли, а парят над ней, т.к. находятся в непрерывном тепловом движении.

         На небольших высотах каждые 12  м подъема уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт.ст. На больших высотах эта закономерность нарушается.

Происходит это потому, что высота воздушного столба, оказывающего давление, при подъеме уменьшается. Кроме того, в верхних слоях атмосферы воздух менее плотен.

Методы определения атмосферного давления.

     Для научных и житейских целей нужно уметь измерять атмосферное давление. Для этого существуют специальные приборы - барометры. Самый первый прибор для измерения атмосферного давления был изобретен Торричелли. Его трубка с ртутью была первым барометром.

        Чашечный барометр - усовершенствованный вариант барометра Торричелли.

        Каких бы размеров ни брали чашку с ртутью, какого бы диаметра ни была трубка, ртуть всегда поднимется на одну и ту же высоту - 760 мм. Барометрической трубке можно придать различную форму, важно лишь одно, один конец трубки должен быть закрыт, чтобы сверху не было воздуха.

       Можно заполнить трубку кроме ртути любой жидкостью, но нужно помнить о необходимости изменения ее длины.Водяные барометры были сооружены Паскалем (г. Руан, 1646г.) ...Водяные барометры были сооружены Паскалем. 
     Самый большой водяной барометр высотой 12 м был сконструирован в 1987 году Бертом Болле, хранителем Музея барометров в Мартенсдейке, Нидерланды, где он и установлен.

      Ртутные барометры дают точные показания, но требуют большой осторожности в обращении с ними. Современный барометр сделан безжидкостным. Он называется барометр-анероид. Металлические барометры менее точны, но не столь громоздки и хрупки.Барометр-анероид – очень чувствительный прибор. Например, поднимаясь на последний этаж 9-ти этажного дома, из-за различия атмосферного давления на различной высоте мы обнаружим уменьшение атмосферного давления на 2-3 мм рт. ст.

Барометр может служить для определения высоты полета самолета.

Такой барометр называется барометрический высотомер или альтиметр.

Практическая часть.

      Из курса физики 7 класса мы знаем, что давление при подъеме на каждые 12 м изменяется на 1 мм рт ст. Используя формулу

h=(p1 – p2) *12

мы попробовали измерить высоту нашей школы и колокольни при Кафедральном соборе нашего города.

Практическое задание №1.

Измерение высоты школы до 3–его этажа с помощью барометра анероида.

P1 = 99900 Па = 749,4 мм рт. ст.

P2 = 99750 Па = 748,3 мм рт. ст.

h=(p1 – p2) *12= 1,1 *12= 13,2 м

h = 13,2 м.

Практическое задание №2.

Измерение высоты школы до 3 этажа с помощью линейки.

Количество ступенек: N = 100.

Высота одной ступеньки: h0 = 14,5 см = 0,145 м

Высота       h = N * h0.

                        h = 14,5 м.

Практическое задание №3.

Измерение высоты колокольни Кафедрального собора города Ржева.

p1= 101600 Па

p2= 101200 Па

p1 – p2=400 Па = 3 мм рт. ст.

h= (p1 – p2) * 12;   h= 3 * 12 = 36 м.

Заключение.

        В результате нашего исследования мы пришли к выводу, что с помощью барометра-анероида возможно определять высоту зданий. Результаты измерений высоты нашей школы до 3-го этажа приблизительно равны.∆h=1,3 м. С помощью барометра-анероида можно сделать приблизительную оценку определяемых значений, но удивительно, что полученный результат при измерении высоты колокольни совпал с высотой крана, который заказывали для подъема креста, устанавливаемого  на купол колокольни. При выполнении этой работы мы узнали много нового .

Список литературы:

1. Физика. 7 кл.: учебник / А.В. Перышкин. – М.:Дрофа, 2014.
2. http://class-fizika.narod.ru/7_davlatm.htm
3. http://refoteka.ru/r-176959.html