The Torricelliho experiment Provedl jej italský fyzik a matematik Evangelista Torricelli v roce 1644 a jeho výsledkem bylo první měření atmosférického tlaku..
Tento experiment vyplynul z potřeby zlepšit zásobování vodou ve městech. Evangelista Torricelli (1608-1647), který byl dvorním matematikem velkovévody Toskánska Ferdinanda II., Studoval spolu s Galileem hydraulické jevy..
Rejstřík článků
V roce 1644 provedl Torricelli následující experiment:
- Zavedl rtuť do 1 m dlouhé trubice, otevřené na jednom konci a uzavřené na druhém..
- Když byla zkumavka úplně plná, obrátil ji a vysypal do nádoby, která obsahovala také rtuť..
- Torricelli zjistil, že kolona klesala a zastavila se na výšce asi 76 cm.
- Také si uvědomil, že v prostoru, který byl volný, bylo vytvořeno vakuum, i když ne dokonalé..
Torricelli experiment zopakoval s použitím různých zkumavek. Dokonce udělal malou variaci: přidal vodu do kbelíku, který byl lehčí a plaval na rtuti. Potom pomalu zvedl trubici obsahující rtuť na hladinu vody..
Potom rtuť klesla a voda vzrostla. Získané vakuum nebylo, jak jsme již řekli, dokonalé, protože vždy existovaly zbytky par rtuti nebo vody.
Atmosféra je směs plynů, v nichž převažuje dusík a kyslík, se stopami dalších plynů, jako je argon, oxid uhličitý, vodík, metan, oxid uhelnatý, vodní pára a ozon..
Gravitační přitažlivost vyvíjená Zemí je zodpovědná za udržení celé obklopující planetu.
Složení samozřejmě není rovnoměrné, stejně jako hustota, protože závisí na teplotě. V blízkosti povrchu je velké množství prachu, písku a znečišťujících látek z přírodních jevů a také z lidské činnosti. Nejtěžší molekuly jsou blíže k zemi.
Protože existuje velká variabilita, je nutné zvolit referenční nadmořskou výšku pro atmosférický tlak, která byla pro větší pohodlí brána jako hladina moře.
Tady nejde jen o jakoukoli hladinu moře, protože to také představuje fluktuace. Úroveň o datum geodetický referenční systém je vybrán pomocí společné dohody mezi odborníky.
Kolik stojí atmosférický tlak blízko země? Torricelli našel jeho hodnotu, když změřil výšku sloupu: 760 mm rtuti.
V horní části trubice je tlak 0, protože tam bylo vytvořeno vakuum. Mezitím na povrchu rtuti vanu tlak P1 je atmosférický tlak.
Vyberme původ referenčního rámečku na volném povrchu rtuti v horní části tuby. Odtud až do okamžiku, kdy se měří povrch rtuti v nádobě H, výška sloupu.
Tlak v bodě označeném červeně, v hloubce a1 to je:
P1 = Pnebo + ρHg . např1
Kde ρHg je hustota rtuti. Od té doby Y1 = H Y Po = 0:
P1 = ρHg . G.H
H = P1/ ρHg.G
Protože hustota rtuti je konstantní a gravitace je konstantní, ukazuje se, že výška rtuťového sloupce je úměrná P1, což je atmosférický tlak. Nahrazení známých hodnot:
H = 760 mm = 760 x 10 -3 m
g = 9,8 m / sdva
ρHg = 13,6 g / ml = 13,6 x 10 3 kg / m3
P1 = 13,6 x 10 3 kg / m3 x 9,8 m / sdva x 760 x 10 -3 m = 101,293 N / mdva= 101,3 kN / mdva
Jednotkou tlaku v mezinárodním systému je pascal, zkráceně Pa. Podle Torricelliho experimentu je atmosférický tlak 101,3 kPa.
Torricelli poznamenal, že hladina rtuti v trubici prošla každým dnem mírnými změnami, takže usoudil, že se musí změnit také atmosférický tlak..
Atmosférický tlak je zodpovědný za velkou část podnebí, jeho denní variace však zůstávají bez povšimnutí. Je to proto, že nejsou tak nápadné jako například bouře nebo zima.
Tyto změny atmosférického tlaku jsou však odpovědné za větry, které zase ovlivňují srážky, teplotu a relativní vlhkost. Když se země zahřeje, vzduch expanduje a má tendenci stoupat, což způsobí pokles tlaku.
Kdykoli barometr indikuje vysoké tlaky, lze očekávat dobré počasí, zatímco při nízkých tlacích existuje možnost bouřek. Pro přesné předpovědi klimatu je však nutné mít více informací o dalších faktorech..
Ačkoli to zní divně, protože tlak je definován jako síla na jednotku plochy, v meteorologii je platné vyjádřit atmosférický tlak v milimetrech rtuti, jak stanoví Torricelli.
Je to proto, že rtuťový barometr se od té doby nadále používá s malými odchylkami, takže na počest Torricelliho se 760 mm Hg rovná 1 torru. Jinými slovy:
1 torr = 760 mm Hg = 30 palců Hg = 1 atmosférický tlak = 101,3 kPa
Pokud by Torricelli místo rtuti použil vodu, byla by výška kolony 10,3 m. Rtuťový barometr je praktičtější, protože je kompaktnější.
Dalšími široce používanými jednotkami jsou tyče a milibar. Jeden milibar se rovná jednomu hektopascalu nebo 10dva pascaly.
Výškoměr je přístroj, který udává výšku místa a porovnává atmosférický tlak v této výšce s tlakem na zemi nebo na jiném referenčním místě..
Pokud výška není příliš velká, můžeme v zásadě předpokládat, že hustota vzduchu zůstává konstantní. Ale toto je přibližné, protože víme, že hustota atmosféry se s výškou snižuje.
Pomocí výše uvedené rovnice se místo rtuti použije hustota vzduchu:
P1 = Pnebo + ρvzduch . g.H
V tomto výrazu Pnebo je považován za atmosférický tlak na úrovni země a P1 je to místo, jehož výška se má určit:
H = (str1 - Pnebo) / ρvzduch . G
Výšková rovnice ukazuje, že tlak klesá exponenciálně s výškou: pro H = 0, P1= Pnebo co když H → ∞, pak P1=0.
Zatím žádné komentáře