Вимірювання атмосферного тиску і Досвід Торічеллі

Всім відомо, що формула для розрахунку тиску рідини виглядає наступним чином: р = ?gh, де р – тиск рідини на дно посудини, ? – щільність води, g – сила тяжіння, що діє на 1кг, h – висота стовпа рідини.

Але щоб розрахувати за цією формулою атмосферний тиск, нам потрібно знати висоту атмосфери та щільність повітря. Оскільки, біля атмосфери певної межі не існує, розрахунок атмосферного тиску за цією формулою неможливий.

Як виміряти атмосферний тиск? Досвід Торічеллі
Але як же його тоді виміряти? У цьому нам допоміг італійський вчений, який навчався у Галілея, Еванджеліста Торрічеллі. Він провів досвід, де взяв скляну, запаяну з одного кінця, трубку довжиною приблизно 1 м і заповнив її ртуттю. Інший кінець трубки заткнули.

Трубку опустили заткнутим кінцем в чашу і відкрили її, внаслідок чого частина ртуті вилилась у чашу. Висота стовпа ртуті вийшла приблизно 760 мм. У проміжку між вершиною стовпа ртуті і кінцем трубки безповітряний простір.

Але здавалося б, при чому тут атмосферний тиск? А ось при чому: атмосфера тисне на поверхню ртуті, в той час як ртуть знаходиться в рівновазі. З цього випливає, що тиск ртуті в трубці на рівні поверхні ртуті в чаші дорівнює атмосферному.

Якщо оного більше, то ртуть буде виливатися з трубки, якщо менше – то ртуть з чаші буде переходити в трубку. з цього досвіду випливає, що атмосферний тиск дорівнює тиску ртуті в трубці (р атм = р ртуті).

Тепер, вимірявши висоту стовпа ртуті, ми можемо порахувати атмосферний тиск, який дорівнюватиме: щільність ртуті помножену на силу тяжіння, що діє на 1кг помножену на висоту стовпа ртуті. Це і буде атмосферний тиск.

Атмосферний тиск у міліметрах ртутного стовпа
Так як в досвіді Торрічеллі чим вище атмосферний тиск, тим вище стовп ртуті в трубці, стало прийнято вимірювати атмосферний тиск в міліметрах ртутного стовпа (мм рт. Ст.). Якщо тиск буде 760 мм рт. ст., то висота стовпа ртуті в трубці буде дорівнює 760мм відповідно.

Проведемо паралель з відомою нам одиницею вимірювання тиску – паскалем (Па). Отже, тиск 1 мм рт. ст. дорівнює…

р = g?h, p = 9,8 Н/кг*13600 кг/м ^ 3*0,001 м ? 133,3 Па.

… Дорівнює 133,3 Па, де 9,8 Н/кг – сила тяжіння, що діє на 1кг 13600 кг/м ^ 3 – щільність (?) ртуті, а 0,001 м – 1 міліметр ртутного стовпа.

У зведеннях погоди можна почути, що атмосферний тиск дорівнює 1030 гектопаскалях (1030 гПа). Це те ж саме, що і 760 мм рт. ст. і є нормальним атмосферним тиском.

Не секрет, що атмосферний тиск нестабільно і змінюється на протяг дня. Найчастіше, це відбувається від зміни погоди.

Зараз ніхто не вимірює лінійкою висоту стовпа ртуті в трубці. Для вимірювання атмосферного тиску використовують ртутний барометр (від грец. Барос – тягар і метро – вимірювати). Самий найпростіший ртутний барометр вийде, якщо до трубки з ртуттю, яка використовувалася в досвіді Торрічеллі, прикріпити вертикальну вимірювальну шкалу.

Посилання на основну публікацію