Atmosphärischer Druck ist die Kraft, mit der die umgebende Luft, also die Atmosphäre, auf uns einwirkt. Der Artikel wird Experimente vorstellen, bei denen wir sicherstellen, dass der Luftdruck wirklich vorhanden ist. Wir erfahren, wer ihn zum ersten Mal gemessen hat, was passiert, wenn der Luftdruck ungleichmäßig verteilt ist und vieles mehr.
Manifestationen des atmosphärischen Drucks
Wenn die Luft auf alles drückt, dann wiegt sie etwas. Ist das wirklich wahr, warum erscheint es uns dann schwerelos? Lassen Sie uns Experimente durchführen, die zeigen, dass Atmosphärendruck tatsächlich existiert.
Fülle die Spritze bis zur Mitte mit Wasser und ziehe dann den Kolben nach oben. Das Wasser folgt dem Kolben. Der Grund dafür ist der atmosphärische Druck, aber als die Menschen noch nichts von seiner Existenz wussten, sagten sie, dass die Natur Leere einfach nicht toleriert. Wir wissen jetzt, dass beim Anheben des Kolbens eine Fläche entstehtreduzierter Druck, und die Atmosphäre drückt Wasser in die Spritze.
Erfahrung mit einer Plastikkarte und einem Glas
Fülle ein Glas bis zum Rand mit Wasser, bedecke den Deckel mit einem Stück Plastik, zum Beispiel einer Karte. Lassen Sie uns das Glas umdrehen und sehen, dass die Karte hält und nicht herunterfällt. Die Kraft des Wasserdrucks wird durch die Druckkraft der Atmosphäre kompensiert. Nichts drückt von oben auf das Wasser, aber die Atmosphäre drückt von unten, dadurch wird die Karte geh alten. Wenn Luft zwischen Plastik und Glas eindringt, fällt die Karte ab und das Wasser läuft heraus.
Torricelli-Gerät
Der italienische Wissenschaftler Torricelli hat zum ersten Mal den atmosphärischen Druck gemessen. Er tat dies mit dem sogenannten Quecksilberbarometer. Zuerst füllte Torricelli ein Glasröhrchen bis oben hin mit Quecksilber, nahm eine große Schale mit Quecksilber, drehte das Röhrchen um, tauchte es in die Schale und öffnete das untere Ende. Merkur begann zu sinken, kam aber nicht vollständig heraus, sondern stieg auf eine bestimmte Höhe ab.
Es stellte sich heraus, dass diese Ebene 760 mm beträgt. Daher kann der Druck der Atmosphäre eine Quecksilbersäule von 760 mm h alten. Steigt der Druck, dann kann er eine Säule größerer Höhe h alten, sinkt er, weniger. Wenn ja, dann kann seine Größe anhand der Höhe der Säule beurteilt werden. Daher wird in der Praxis der Druck der Atmosphäre und von Gasen oft genau in Millimeter Quecksilbersäule gemessen. Stellen wir eine Beziehung zwischen Millimeter Quecksilbersäule und den üblichen Pascal-Einheiten her.
Wie Millimeter Quecksilber und Pascal zusammenhängen
Der atmosphärische Druck erhöht die Quecksilbersäule um 760 mm. Das bedeutet eseine 760 mm hohe Quecksilbersäule drückt mit einer Kraft, die dem normalen atmosphärischen Druck entspricht. 1 mm Hg ist der Druck, der von einer 1 mm hohen Quecksilbersäule erzeugt wird. Stellen Sie sich vor, die Höhe der Quecksilbersäule beträgt 1 mm. Berechne den dieser Höhe entsprechenden hydrostatischen Druck.
P=1 mmHg Der hydrostatische Druck wird nach folgender Formel berechnet: ρgh. ρ ist die Dichte von Quecksilber, g ist die Erdbeschleunigung, h ist die Höhe der Flüssigkeitssäule. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 m. Setzen Sie diese Daten in die Formel ein. Nach der Umrechnung bleiben 13,69,8=133,3 N/m2 übrig. N/m2 - das ist Pascal (Pa). Wenn wir den atmosphärischen Druck in Hektopascal umrechnen, dann 1 mm Hg. Kunst. entspricht 1,333 hPa.
Hg und Wetter
Torricelli beobachtete lange die Anzeigen des Quecksilberbarometers. Er bemerkte eine interessante Sache. Wenn die Quecksilbersäule sinkt, das heißt, wenn der atmosphärische Druck niedrig wird, setzt nach einiger Zeit schlechtes Wetter ein. Wenn die Quecksilbersäule steigt, wird schlechtes Wetter nach einiger Zeit durch gutes Wetter ersetzt. Das heißt, die Messung des atmosphärischen Drucks ermöglicht es Ihnen, eine Wettervorhersage zu erstellen.
Wetterdienste messen jetzt rund um die Uhr alle 3 Stunden den atmosphärischen Druck. Jules Vernes Buch The Fifteen-Year-Old Captain beschreibt die Beobachtung des Barometers und des Wetters. Der Protagonist des Buches entdeckte, dass, wenn die Quecksilbersäule schnell fällt, sich das Wetter stark verschlechtert, aber nicht lange, wenn der Quecksilberspiegel langsam über mehrere Tage sinkt, danndas Wetter wird sich allmählich verschlechtern, aber lange anh alten.
Was passiert, wenn der atmosphärische Druck ungleich verteilt ist
Betrachten wir eine synoptische Karte. Es enthält die Werte des atmosphärischen Drucks in verschiedenen Gebieten, Städten, Ländern, Kontinenten. Die Bewegungsrichtung von Luftmassen ist durch Pfeile angedeutet. Warum weht der Wind? Der atmosphärische Druck ist an einigen Stellen höher und an anderen niedriger. Von dort, wo er größer ist, weht der Wind dorthin, wo er kleiner ist. Wir sehen es in Richtung der Pfeile auf der Karte.
Wenn du dir den ganzen Planeten ansiehst, kannst du sehen, dass er in verschiedenen Teilen anders ist. Bereiche mit hohem Druck sind violett markiert, wo die Windpfeile wirbeln und sich im Uhrzeigersinn bewegen. Dieses Hochdruckgebiet wird Antizyklon genannt. Es hat normalerweise klares Wetter.
Aber Spanien und Portugal. Hier beobachten wir zwei mächtigste Hochdruckgebiete. Die Verdrehung der Luftströmungen hängt mit der Rotation der Erdkugel zusammen.
Und hier sind zwei mächtige Bereiche mit niedrigem atmosphärischem Druck - nur 965 Hektopascal. Das ist ein Zyklon, die Luft darin dreht sich gegen den Uhrzeigersinn.
So können Sie die Verteilung des atmosphärischen Drucks an verschiedenen Orten auf unserem Planeten beobachten. Heutzutage sagen Meteorologen genau Wetteränderungen voraus, die auftreten, wenn der atmosphärische Druck ungleichmäßig verteilt ist.
Druck auf und über dem Meeresspiegel
Angenommen, das Barometer zeigt einen Druck von 1006 hPa an. Aber fallsWenn Sie sich die Übersichtskarte eines bestimmten Gebiets oder einer bestimmten Stadt ansehen, kann sich herausstellen, dass der Luftdruck dort anders ist. Warum passiert dies? Tatsache ist, dass synoptische Karten die Werte des Luftdrucks auf Meereshöhe zeigen. Wir können uns auf einer bestimmten Höhe über dem Meeresspiegel befinden, sodass der Druck, den das Barometer im Raum anzeigt, geringer ist als auf Meereshöhe.
Höhenmesser
Wie misst man die Höhe Ihres Standorts? Es gibt spezielle Instrumente ähnlich einem Barometer, aber ihre Skala ist nicht in Druckeinheiten, sondern in Höheneinheiten unterteilt. Touristen und Piloten haben solche Geräte. Sie werden Höhenmesser oder parametrische Höhenmesser genannt. Wenn der Pilot am Boden ist, stellt er den Höhenmesser auf Null, weil seine Höhe über dem Boden Null ist. Gegebenenfalls stellt er den Pfeil auf die Höhe über NN ein, je nachdem ob es für ihn wichtig ist zu wissen, auf welcher Höhe der Flugplatz über NN liegt oder nicht. Bei Langstreckenflügen kann dies sinnvoll sein, besonders wenn der Flugplatz in den Bergen liegt. Dann bestimmt der Pilot mit Blick auf die Höhenmessernadel die Höhe.
Warum steigt der atmosphärische Druck mit der Höhe
Nachdem wir gelernt haben, dass Wind entsteht, wenn der atmosphärische Druck ungleichmäßig verteilt ist, wollen wir herausfinden, warum der Druck mit zunehmender Höhe abnimmt. Luft hat Gewicht, wird also von der Erde angezogen und übt Druck auf sie aus. Wenn wir ein Barometer in eine bestimmte Schicht der Atmosphäre stellen, dann wird es von dieser Schicht der Atmosphäre gedrückt,was oben ist. Es sollte beachtet werden, dass die Atmosphäre keine klaren Grenzen hat.
Wenn wir ein Barometer auf Meereshöhe platzieren, ist der Druck gleich der Summe aus dem Druck in dieser Luftschicht und den Drücken in den darüber liegenden Schichten der Atmosphäre. Das heißt, mit zunehmender Höhe nimmt der Druck ab. Es stellt sich die Frage: Ist es möglich, den atmosphärischen Druck nach der Formel Р=ρgh zu berechnen? Nein, denn der Wert der Luftdichte ist in verschiedenen Schichten der Atmosphäre nicht konstant. Unten steht die Luft unter mehr Druck, ist also dichter, und oben ist sie weniger dicht.
