Меню

Атмосферное давление доказательство его существования

Природа не боится пустоты: как Блез Паскаль доказал существование атмосферного давления 372 года назад

19 сентября мы вспоминаем события давно минувших лет, поскольку именно в этот день 372 года назад Блез Паскаль доказал существование атмосферного давления. Рассмотрим подробнее, как это было.

Ноябрь 1647 года в Париже был таким же мрачным и заставил Блеза Паскаля мечтать о горных вершинах вокруг Клермон-Феррана, городка в провинции Овернь, где он родился и вырос и где все еще жили его сестра и ее муж Флорин Перье.

Идея эксперимента

В ту осень Паскалю пришла в голову идея эксперимента, который, как бы прост он ни был, тем не менее произвел революцию в наших знаниях об атмосфере и атмосферном давлении. Итак, 15 ноября он сел и написал длинное письмо своему шурину, чтобы убедить его провести этот эксперимент.

За несколько лет до этого итальянские инженеры всерьез задумались, почему им не удается построить всасывающие насосы, которые могли бы поднимать воду для использования в фонтанах или для снабжения зданий на высоту более 10 метров. Они даже спрашивали об этом Галилея, но он мог только подтвердить этот факт и не дать ясного ответа. В Риме ученый-любитель по имени Гаспаро Берти провел серию экспериментов, чтобы детально изучить это любопытное явление. Он использовал длинную трубку, запечатанную с одного конца, наполнил ее полностью водой, погрузил открытый конец в ванну с водой, а затем привел трубку в вертикальное положение. Как он отметил, часть воды вылилась в ванну, но не вся, оставив вертикальный столб воды высотой около 10 метров в трубе — это была, очевидно, именно предельная высота насосов, которая озадачила инженеров.

Настоящий ажиотаж

В то время, в начале 1640-х годов, эти эксперименты вызвали настоящий ажиотаж. Главный вопрос заключался в том, действительно ли пусто пространство в верхней части трубы? А что мешает воде полностью вылиться в ванну? Согласно все еще преобладающим физическим теориям, восходящим к Аристотелю, природа ненавидит вакуум — не может быть пустого пространства, поэтому пространство над линией воды в трубе должно быть заполнено каким-то веществом. А может быть, природа не любит заполнять пространство этим веществом и это мешает воде выливаться наружу? Однако некоторые люди также утверждали, что, возможно, атмосферное давление — вес воздуха в атмосфере, который, как было известно с некоторых пор, имеет измеримую плотность, — может быть виновником вместо этого. Возникла явная необходимость в дальнейших экспериментах.

Замена воды ртутью

Во Флоренции Эванджелисте Торричелли, ученику Галилея, пришла в голову гениальная идея заменить воду в эксперименте Берти ртутью — жидкостью примерно в 13 раз плотнее воды. Благодаря этой процедуре установка Берти стала намного проще в обращении — теперь требовались сосуды размером всего в десятую часть от тех, которыми пользовался Берти. Когда Торричелли повторил эксперимент, он обнаружил, что столбик ртути опустился на высоту около 760 миллиметров — таково было происхождение прибора, который мы теперь называем барометром. Но вот что самое интересное: высота уровня ртути в трубе над уровнем в ванне не зависит от наклона трубы и она не зависит от кажущегося пустым объема выше уровня ртути в трубе. Это было легко увидеть, если повторить эксперимент с сосудами всех размеров и форм. Теперь особенно этот второй результат было очень трудно согласовать с какой-либо концепцией отвращения к вакууму — по-видимому, размер этого вакуума вообще не играл роли. Но действительно ли атмосферное давление, тяжесть окружающего воздуха не давали ртути полностью вылиться из трубы в ванну?

Новости об экспериментах Торричелли довольно быстро распространились по Европе. Блез Паскаль жил в то время в Руане, в нескольких милях к западу от Парижа, где его отец работал городским сборщиком налогов. И отец, и сын живо интересовались наукой, и они услышали новости из Италии от друга, который посетил их и предложил им объединить усилия, чтобы повторить эксперименты Берти и Торричелли.

Эксперимент с водой и вином

В начале 1647 года Паскали повторили и усовершенствовали эксперимент Берти с большими стеклянными трубками, наполненными водой и красным вином, а также эксперименты Торричелли с ртутью. Некоторые эксперименты проводились публично, с участием граждан Руана в качестве заинтересованных свидетелей. Особенный интерес вызвал эксперимент с вином — даже ради науки, поскольку некоторые утверждали, что пустое пространство в верхней части трубок будет заполнено паром жидкости (правильно на самом деле) и что этот пар будет отталкивать жидкость (неправда) — таким образом, уровень вина должен быть ниже, чем уровень воды. В эксперименте столб вина был выше — потому что, как объяснил Блез Паскаль, плотность вина ниже, чем у воды, и поэтому требуется более высокий столб вина, чтобы уравновесить то же самое внешнее атмосферное давление. Паскаль, как и многие другие, был убежден, что давление воздуха не дает жидкости вытекать из трубок, но ему все еще нужен был способ доказать это.

Паскаль понял, что если вес воздуха действительно является движущей силой во всех этих экспериментах, то он должен быть тем ниже, чем выше место, где проводится эксперимент, так как тогда слой воздуха тоньше.

Паскаль понятия не имел, насколько велик может быть эффект, но он думал и надеялся, что примерно 1000-метровой разницы в высоте между его родным городом Клермон-Ферран и пиком соседнего Пюи-де-Дом будет достаточно. Итак, он написал письмо своему шурину Флорину Перье.

Читайте также:  Замена датчика давления топлива в топлив

Последнему потребовалось некоторое время, чтобы проникнуться идеей. Эксперимент был проведен только через год после письма Паскаля.

Эксперимент Торричелли на вершине Пюи-де-Дом

19 сентября 1648 года Флорин Перье и его друзья проводят эксперимент Торричелли на вершине Пюи-де-Дом в Центральной Франции. Высота ртутного столба на 85 мм меньше, чем в Клермон-Ферране у подножия горы, примерно на 1000 метров ниже.

В субботу 19 сентября 1648 года Флорин Перье и несколько его друзей из Клермон-Феррана приступили к эксперименту. Ранним утром они измерили высоту ртутного столба в двух экспериментах Торричелли в низменном месте в городе, в саду монастыря, — она составляла 711 мм.

В то время как один из инструментов был оставлен там и наблюдался в течение дня монахом, другой был перенесен на вершину Пюи-де-Дом. К большому удивлению всех, там, примерно на 1000 метров выше того места, откуда они начали, высота столба ртути была всего 627 мм! Флорин и его друзья повторили измерение несколько раз и сделали несколько измерений на обратном пути. Все сходилось: пока они снова спускались с горы, столбик ртути поднимался вверх в стеклянной трубке, а когда поднимались обратно в монастырь, он снова был на 711 мм, высоте, которую неподвижный эталонный прибор держал в течение всего дня.

Флорин Перье был так удивлен и поражен этим большим эффектом, что повторил эксперимент на следующий день. На этот раз, менее напряженно и приличествуя воскресному дню, он пронес инструмент всего на 50 метров вверх по башне собора Клермон-Феррана. Этой разницы в росте было достаточно, чтобы ее можно было четко измерить, около 4 мм. Блез Паскаль, услышав о результате, сразу же взялся воспроизвести эксперимент на Тур Сен-Жак в Париже, где теперь установлена статуя в дань уважения Паскалю и его эксперименту.

Источник

Подтверждение существования атмосферного давления
творческая работа учащихся (физика, 5 класс) на тему

Материал подготовлен учеником 5 класса. В работе через серию опытов подтвержается существование атмосферного давления.

Скачать:

Вложение Размер
vvedenie_2.zip 25.17 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное автономное образовательное учреждение

« Средняя общеобразовательная школа №16

г. Сыктывкара с углубленным изучением отдельных предметов»

Торопов Иван, 5 «в» класс

Торопова Ирина Ивановна,

  1. Введение- стр. 2
  2. Материал и методика – стр. 3

3.3.1Результаты исследования – стр. 4

3.2Действие атмосферного давления – стр.5

3.3Опыты, подтверждающие существование

атмосферного давления-стр .6-8

3.4Влияние атмосферного давления на человека – стр. 8

3.5Значение атмосферы – стр. 9

Цель – привести доказательства существования атмосферного давления.

  1. Собрать информацию об атмосферном давлении
  2. Провести опыты по подтверждению существования атмосферного давления
  3. Определить роль атмосферного давления в жизни человека.
  4. Проанализировать полученные результаты и информацию.

2.Материал и методика

Дата проведения исследований — январь- начало марта 2013г.

Место проведения – кабинет физики школы

1.Выяснить, что такое атмосферное давление

2.Кто впервые обнаружил существование атмосферного давления

3.Какие опыты подтверждают существование атмосферного давления

4.Выяснить значение атмосферного давления для всего живущего на Земле.

3.1 Результаты исследования

Атмосферное давление — давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность

Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле

Эванджелиста Торричелли изобрел прибор, который состоял из стеклянной трубки, запаянной сверху и сосуда с ртутью. В стеклянную трубку Торричелли налил ртуть, затем повернул её. Сначала какое-то количество ртути из трубки вылилось, но потом высота столбика почти не менялась.

Стеклянную трубку высотой 1 метр он разделил на 1000 частей. Чему равна 1 часть? (1 мм). Поэтому атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. С тех пор нормальным принято считать давление 760 мм ртутного столба.

3.2 ДЕЙСТВИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ.

1.В результате атмосферного давления на каждый квадратный сантиметр нашего тела и любого предмета действует сила равная 10Н, но тело не разрушается под действием такого давления. Это объясняется тем, что оно внутри наполнено воздухом, давление которого равен давлению наружного воздуха.

Когда мы вдыхаем воздух, то увеличиваем объем грудной клетки, при этом давление воздуха внутри легких уменьшается и атмосферное давление, вталкивает туда порцию воздуха.

При выдыхании происходит наоборот.

2. Многие живые организмы, например глисты, спруты, черви- сосальщики, пиявки, комнатные мухи, имеют присоски, при помощи которых они могут прилипнуть, присосаться к любому предмету. Пиявки пользуются присосками для перемещения по дну водоема, осьминоги — для схватывания добычи. . Присоски увеличиваются в объеме, поэтому внутри них образуется разреженное пространство, и наружное давление воздуха прижимает их к какому-либо предмету.

3. ..На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление.

4. А вот рыбы чувствуют колебания атмосферного давления гораздо лучше

Рыбе, чтобы уменьшить влияние высокого давления, стоит подняться в более высокие слои воды. И, наоборот — при низком — опуститься глубже.

существование атмосферного давления

Приборы и материалы: шприц, стакан с подкрашенной водой..

Ход опыта: опустить поршень шприца вниз, затем опустить в стакан с водой и поднять поршень. Вода войдет в шприц.

Объяснение опыта: при опускании поршня воздух выходит из шприца и давление воздуха в нем уменьшается. Наружный воздух вталкивает воду в шприц.

Приборы и материалы: тарелка, свеча, сухой стакан.

Ход опыта: наливаем немного воды в тарелку, ставим зажженную свечу. Накрываем свечу стаканом. Вода оказывается в стакане, а тарелка – сухая.

Объяснение опыта: огонь выталкивает воздух из-под стакана, давление воздуха там уменьшается. Атмосферное давление снаружи загоняет воду под стакан.

Приборы и материалы: стакан, вода, лист бумаги.

Ход опыта: в стакан налить воду и сверху закрыть бумагой. Перевернуть стакан. Лист бумаги не падает.

Объяснение опыта: воздух давит со всех сторон и снизу вверх тоже. Сверху на лист действует вода. Давление воды в стакане равно давлению воздуха снаружи.

Приборы и материалы: стеклянная бутылка из- под молока, вареное яйцо, спички и свечки для торта.

Ход опыта: вставим свечки в яйцо и подожжем их. Сверху поднесем бутылку .вставим яйцо как пробку.

Объяснение опыта: огонь вытесняет кислород из бутылки, давление воздуха внутри бутылки уменьшилось . снаружи давление воздуха осталось прежним и заталкивает яйцо в бутылку.

Приборы и материалы:

Чайник с горячей водой, пустая пластиковая бутылка.

Ход опыта: ополоснуть бутылку горячей водой. Воду слить и бутылку быстро закрыть крышкой. Бутылка сплющится.

Объяснение опыта: горячая вода нагрела воздух в бутылке, воздух расширился. Когда закрыли пробкой бутылку, воздух остыл. Давление при этом уменьшилось. Снаружи атмосферный воздух сдавил бутылку.

Приборы и материалы: мыльница с присоской, классная доска, ноутбук.

Ход опыта: прижать мыльницу с присоской к доске- мыльница держится. Прижать мыльницу к ноутбуку- можно поднять аппарат достаточно высоко. Присоска держит.

Объяснение опыта: когда прижимаем мыльницу к поверхности – из-под присоски выдавливается воздух, давление там уменьшается. Воздух снаружи продолжает оказывать давление. Присоска держится.

Приборы и материалы: медицинские банки, спирт

Ход опыта: вату смочить спиртом и поджечь. Прогреть изнутри банку и поставить на спину больного.

Объяснение опыта: огонь из банки выдавливает кислород. Когда банку прижимаем к спине, внутри банки давление воздуха маленькое. Снаружи обычное давление воздуха. Оно втягивает ткани спины. Получается выпуклость.

Источник

Атмосферное давление доказательство его существования

Я каждый день слушаю прогноз погоды по телевизору. Мне всегда интересно, какая будет температура, пойдёт ли сегодня снег. Но, мне, всегда было непонятно, почему говорят: «Атмосферное давление существенно не изменится» или: «Атмосферное давление будет расти» — куда расти и что это такое — атмосферное давление.

Оказывается, мы дышим, пьём жидкости благодаря атмосферному давлению. Давление есть повсюду. Некоторые живые организмы извлекают из его существования пользу.

Вы когда-нибудь задумывались над тем, как это муха ходит по стене и даже по потолку? Есть даже такая загадка: «Что над нами вверх ногами». Может быть, у мухи на концах ножек коготки, крючочки, которыми она цепляется за неровности стен и потолка? Но она ведь и по оконному стеклу гуляет свободно, и по зеркалу. Там-то уж и мухе зацепиться не за что. Оказывается, на лапках у мухи тоже присоски. Между присоской и поверхностью потолка образуется вакуум. Давление воздуха воздействует на присоску только снаружи, и поэтому муха не падает.

Я решил выяснить: что такое атмосфера и атмосферное давление? Зачем его измеряют? Как влияет атмосферное давление на самочувствие человека?

Ответы я нашел в книгах, и провёл опыты, доказывающие существование атмосферного давления, я так же исследовал, как влияет изменение атмосферного давления на человека.

Тема моей исследовательской работы: «Существует ли атмосферное давление»».

Цель нашего исследования: доказать существование атмосферного давления и его влияние на человека.

Объект исследования: явления, связанные с атмосферным давлением.

Предмет исследования: атмосферное давление.

Гипотеза исследования: действительно ли атмосфера, оказывает влияние на самочувствие человека.

В ходе нашего исследования мы хотим решить следующие задачи:

Изучить литературу по исследуемой теме.

Опытным путём доказать существование атмосферного давления.

Исследовать влияние атмосферного давления на самочувствие человека.

Проанализировать зависимость состояния человека от изменений атмосферного давления.

Методы исследования: анализ литературы, опыты, наблюдение, анализ полученных данных.

При подготовке этой работы были использованы работы следующих авторов: А.Е. Гуревича, Д.А. Исаева, Л.С. Понтака, А.А. Пинского, В.Г. Разумовского, Н.К. Гладышева, Г.С. Ландсберга, Д.В. Колесова и других авторов.

ЧТО ТАКОЕ АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Атмосфера – это «воздушная шуба» Земли, так ее называют, и жизнь на нашей планете без нее была бы невозможна. Те космические миры, где атмосферы нет, не могут похвалиться живыми организмами. Эта «шуба» из воздуха весит 5 миллиардов тонн, и из нее мы забираем кислород, а растения дышат углекислым газом. Проходя сквозь нее, нейтрализуется губительный град осколков из космоса, а озоновый шар – наше спасение от ультрафиолетового и других излучений.

«Так, что же такое атмосфера?»

Атмосфера — это газовая оболочка небесного тела, звезды или планеты. То есть, это слой воздуха, который окружает нашу планету. Она представляет собой смесь газов.

Атмосфера удерживается притяжением Земли. На нее действует сила тяжести (это когда все тела притягиваются к земле). Атмосфера давит на поверхность Земли (рисунок № 1). Это действие называют атмосферным давлением.

Атмосферное давление – это давление атмосферного воздуха на предметы, которые в нем находятся, и на поверхность Земли. Атмосферный воздух Земли находится в постоянном движении.

Рисунок № 1. Атмосферное давление.

Атмосферное давление действует на все тела, находящиеся в атмосфере. Сообщая по радио о погоде, дикторы обычно говорят в конце: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754. ). Сейчас эти слова никого не удивляют, а 350 лет назад люди и не подозревали о существовании давления атмосферы. Поэтому всех поразил опыт, проведенный в 1654 г. немецким физиком Отто фон Герике в городе Магдебурге. Он выкачал воздух из двух сложенных вместе медных полушарий, и эти полушария так сильно прижало друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.

Рисунок № 2. Опыт Отто фон Герике.

Прижало полушария друг к другу давление воздуха. Окружающий нас воздух не так легок, как может показаться на первый взгляд. Так, воздух, заполняющий небольшую комнату, весит 40—50 кг.

Первый прибор для измерения атмосферного давления — барометр придумал итальянский физик Э. Торричелли (рисунок № 3). Поместив рядом с трубкой шкалу, Торричелли наблюдал изменение высоты столба ртути в трубке в связи с изменениями в атмосфере и измерял атмосферное давление в единицах «высоты ртутного столба».

Рис. 3. Барометр.

С тех пор атмосферное давление и измеряют в «миллиметрах ртутного столба». Наблюдая за ртутным столбом, Торричелли обнаружил, что его высота меняется при перемене погоды. Перед ненастьем ртутный столб укорачивается, а перед ясной погодой становится длиннее. Нормальным атмосферным давлением принято значение 760 мм ртутного столба.

Так родилась метеорология – «наука об атмосферных явлениях». До появления в начале 19 века специальных карт ртутный барометр был главным средством предсказания погоды (рисунок № 4).

Рис. № 4. Барометр

Я попытался создать действующую модель барометра. Оказывается, что давлением обладает не только воздух! Когда вы рисуете или пишите, кончик карандаша (ручки) давит на бумагу. Дом, в котором вы живете, оказывает давление на землю. Если положить несколько книг друг на друга, их давление на стол увеличивается. Чем тяжелее предмет, тем больше его давление на опору.

ОПЫТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ СУЩЕСТВОВАНИЕ

АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

В окружающей природе и даже внутри нас — повсюду интересные процессы. Природа многолика, но на первый взгляд понятна и привычна. Но не всё так просто. Хочу предложить вам проделать вместе со мной несколько опытов, и затем объяснить эти явления.

Опыт № 1.Монетка.

Я могу вынуть монету из воды, не замочив руки. Для этого я кладу на тарелку монету и сверху наливаю слой воды. Вырезанную из картофеля фигуру (можно пробку) со вставленными в неё спичками ставлю тоже на тарелку.

Зажигаю спички и быстро накрываю фигуру стаканом. Горение прекратилось, а вся вода собралась под стаканом. Достаю монету, не намочив пальцев. Этот эксперимент представлен на рисунках №№ 5, 6, 7, 8.

Рисунок № 5. Опыт с монеткой.

Рисунок № 6. Опыт с монеткой.

Рисунок № 7. Опыт с монеткой.

Рисунок № 8. Опыт с монеткой.

Что же заставило воду войти в стакан?

Ответ прост — атмосферное давление. Тёплый воздух вышел из стакана, давление в нём стало меньше атмосферного, поэтому вода зашла в стакан.

Опыт № 2. Перевёрнутый стакан.

Наполним обыкновенный стакан до краёв водой. Накроем его листком бумаги (лучше картоном). Плотно прикрыв его рукой, перевернём бумагой вниз. Осторожно уберём руку, держа стакан за дно. Вода не выливается. Почему это происходит?

Этот эксперимент представлен на рисунках №№ 9, 10, 11.

Рисунок № 9. Опыт «Перевёрнутый стакан».

Рисунок № 10. Опыт «Перевёрнутый стакан».

Рисунок № 11. Опыт «Перевёрнутый стакан».

Ответ прост: воду удерживает давление воздуха. Давление воздуха распространяется во все стороны одинаково, значит, и вверх тоже. Бумага служит только для того, чтобы поверхность воды оставалась совершенно ровной.

Опыт № 3. Как яйцо заставить влезть в бутылку.

Как яйцо заставить влезть в бутылку, имея спички и газетку?

Необходимо сварить яйцо и очистить его от скорлупы. Листок бумаги свернуть гармошкой, поджечь и опустить в бутылку. Через 1-2 сек. кладём на горлышко бутылки яйцо и видим, как яйцо втягивается в бутылку. Опять мы видим работу атмосферного давления.

Этот эксперимент представлен на рисунках №№ 12, 13, 14, 15, 16, 17.

Рисунок № 12.

Рисунок № 13.

Рисунок № 14.

Рисунок № 15.

Рисунок № 16.

Рисунок № 17.

Везде, куда не посмотришь, работает атмосферное давление: в пипетке, в медицинской банке, в резиновой груше, в крышках для банок (пластмассовые), в различных присосках (крючки) и даже в пылесосе.

ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЕ НА САМОЧУВСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА

Нам необходимо доказать или опровергнуть нашу гипотезу: действительно ли атмосфера, оказывает влияние на самочувствие человека.

На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное давление не должно влиять, но больным людям изменение атмосферного давления может принести ухудшение самочувствия.

Я исследовал самочувствие бабушки, которой 59 лет, страдающей повышенным артериальным давлением и сравнил его с изменениями атмосферного давления, результаты представил в таблице:

«Исследование зависимости самочувствия человека

от изменения атмосферного давления»

Источник

Adblock
detector