Atmosphärischer Druck ist die Kraft, mit der Luft auf die Erde, den Menschen und alles, was ihn umgibt, drückt. Der Artikel wird Ihnen sagen, wie im 17. Jahrhundert. Mit Hilfe des Experiments wurde erstmals die Kraft des Luftdrucks gezeigt. Es ist sehr interessant! Wir werden lernen, wie der atmosphärische Druck angezeigt und wie er gemessen wird.
Otto von Guericke erleben
Wie groß der atmosphärische Druck ist, erfuhr die Welt 1654. Dies geschah dank des Bürgermeisters der Stadt Magdeburg (Deutschland) Otto von Guericke. Er wies Erfahrungen mit den sogenannten Magdeburger Halbkugeln nach. Dann wurde nicht darüber gesprochen, wie der Luftdruck angezeigt wird, weil sie immer noch nicht wussten, wie man ihn misst. Wie die Halbkugeln aussehen, ist auf dem Foto aus dem Museum Magdeburg zu sehen.
Das sind zwei bronzene Halbkugeln, eine davon ist massiv und die zweite hat ein Loch. Zwischen den Halbkugeln wurde zur Dichtheit eine geölte Lederdichtung eingelegt und verbunden. Luft wurde durch das Loch aus den Halbkugeln herausgepumpt. Guericke selbst vier Jahre früher, 1650erfand die Vakuumpumpe. Auch er ist abgebildet. Beim Abpumpen der Luft wurden die Halbkugeln durch atmosphärischen Druck zusammengedrückt. Um sie voneinander zu trennen, nutzten sie die Zugkraft von Pferden.
Experiment mit Magdeburger Halbkugeln
Bevor wir lernen, wie der atmosphärische Druck angezeigt wird, machen wir ein Experiment. Dazu verwenden wir das Magdeburger Halbkugelmodell. Befestigen Sie eine Vakuumpumpe mit einem Gummischlauch am Loch der Halbkugel. Sch alten Sie es ein, öffnen Sie den Hahn auf einer der Halbkugeln. Der Druck in dem Raum zwischen ihnen nimmt ab. Folglich nimmt die von innen auf die Halbkugeln wirkende Kraft ab und die von außen wirkende Kraft zu.
Während des Abpumpens der Luft ist es unmöglich, die Halbkugeln zu trennen, da sie eng aneinander anliegen. Sch alten Sie die Pumpe aus, trennen Sie den Gummischlauch. Luft beginnt in den Raum zwischen den Halbkugeln einzudringen. Dann trennen sie sich leicht.
Welcher Buchstabe steht für Luftdruck
Lass uns versuchen, die Kraft zu berechnen, die die Halbkugeln zusammengedrückt hat. Wenn wir Luft auspumpen, wirkt nur die Kraft des atmosphärischen Drucks auf die Halbkugeln. Sie drückt die Halbkugeln zusammen und wird von den Innenwänden der Hohlkugeln zum Zentrum des Zwischenraums geleitet. Der Durchmesser der Halbkugeln (d) bei Guericke betrug 35,5 cm.
Aufgrund der Tatsache, dass wir die Halbkugeln nicht trennen konnten, wird deutlich, dass die Druckkraft sehr groß ist. Selbst acht Pferde auf jeder Seite konnten diese Halbkugeln nicht durchbrechen. Hier ist ein Stich, der die Erfahrung von Otto von Guericke illustriert.
Welcher Buchstabe steht für Druck? Der Buchstabe P. Der normale atmosphärische Druck (Patm) beträgt 100 Kilopascal (kPa). Eine solche Kraft wirkt auf jeden Teil der Halbkugel. Die Druckkraft F ist gleich dem Produkt aus atmosphärischem Druck und der Querschnittsfläche der Halbkugeln S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 m)2/4≈10 kN (Kilonewton). Das ist das Gewicht einer Last von einer Tonne, also konnten die Pferde diese Halbkugeln nicht durchbrechen.
Barometer
Wie wird der atmosphärische Druck angezeigt, wissen wir, aber wie wird er gemessen? Das Barometer, das in der ersten Hälfte des 17. Jahrhunderts vom Italiener Torricelli erfunden wurde, hatte Mängel. Es konnte leicht zerbrechen, es war mit giftigem Quecksilber gefüllt, und man wollte es unbedingt an verschiedene Orte mitnehmen, um das Wetter vorherzusagen.
Es war notwendig, ein Gerät ohne Glasröhrchen, also ohne Flüssigkeit, zu entwickeln. Ein solches Barometer wurde erst zweihundert Jahre später erfunden und hieß Aneroid. Dieses ins Russische übersetzte Wort bedeutet flüssigkeitslos. Überlegen Sie, was ein Aneroidbarometer ist.
Das ist ein kleines Gerät. Anders als das ein Meter hohe Quecksilberrohr von Torricelli lässt es sich problemlos überall hin mitnehmen. Was ist drin? Werfen wir einen Blick auf das explodierte Barometer.
Wie wird der Druck darin angezeigt? Das Gerät hat eine Skala ähnlich einem Zifferblatt. Der Druck in Kilopascal ist durch einen Pfeil angegeben. Hinter dem Zifferblatt sehen wir drei abgeflachte Kästchen. Aus ihnen wird Luft herausgepumpt, und im Inneren befindet sich eine Feder. Wenn es nicht da wäre, würde die Atmosphäre es tunzerknüllte Kisten. Weiter weg von der Feder bewegt sich der Hebel, er überträgt die Bewegungen der Boxen. Warum bewegen sie sich? Schachteln können ihre Dicke ändern. Wenn der atmosphärische Druck größer ist, komprimiert die Luft die Kästen, ihre Dicke nimmt ab. Wenn der Druck geringer wird, richtet sich die Feder auf und die Kästen werden dicker. Durch den Mechanismus der Hebel wird die Bewegung auf den Pfeil übertragen.
Flüssigkeitsloses Barometer
Wir haben gelernt, wie der Druck in einem flüssigkeitslosen Barometer angezeigt wird, und jetzt werden wir sein Diagramm zeichnen.
Drei Kästchen geben dem Gerät mehr Genauigkeit, aber im Prinzip reicht eines aus. Es ist speziell gewellt, um die Dicke ändern zu können. Denken Sie an gewellte und damit flexible Staubsaugerschläuche. Der Boden der Box ist an der Basis befestigt. An der Oberseite ist eine Feder angebracht, die versucht, die Box auf die gleiche Weise zu begradigen, wie ein Aluminiumlineal, wenn es gebogen ist, versucht, es gerade zu richten. Der atmosphärische Druck hingegen versucht, die Kiste zusammenzudrücken.
Wenn der Druck zunimmt, nimmt die Dicke der Box ab, was bedeutet, dass der Hebel die Achse dreht. Wenn Sie einen Pfeil an der Achse anbringen, dreht er sich nach rechts, wenn die Dicke abnimmt, und nach links, wenn die Dicke zunimmt.
