На этом уроке мы узнаем, обладает ли воздух весом, что такое атмосферное давление, раскроем причины атмосферного давления.

Вес – это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие силы тяжести.

На воздух действует сила тяжести, следовательно, воздух обладает весом.

Вес тела, находящегося на горизонтальной опоре или вертикальном подвесе, вычисляется по формулеP = mg. Для определения веса воздуха надо знать его массу.

Перед нами находятся карандаш и стакан с водой. Как определить массу этих тел?

Известно, что для измерения массы тел служат весы.

На одну чашу весов кладем карандаш, на другую - гири, так определим массу твердого тела.

Для определения массы воды взвесим массу стакана с водой и без воды, разность между ними покажет нам массу воды.

Можно применить этот же способ для определения массы воздуха. Воспользуемся прибором, называемым «шар для взвешивания воздуха» (рис. а). Он представляет собой толстостенный стеклянный шар с пробкой и трубкой с зажимом. Сначала нужно измерить массу этого шара вместе с воздухом, затем выкачать воздух через трубку при помощи насоса (рис. б), закрыть зажимом и снова взвесить. Масса шара при этом окажется значительно меньше (рис. в).

Опытами установлено, что масса воздуха объемом 1 м3 при температуре 0оС и нормальном атмосферном давлении равна 1,29 кг. Тогда вес воздуха объемом 1 м3 равен 12,9 Н.

Воздух окружает всю Землю в виде шарообразного слоя, поэтому воздушную оболочку Земли называют атмосферой (из греческого языка «атмос» - пар, воздух, «сфера» - шар).

Атмосферный воздух обладает огромной массой, поэтому, действуя своим весом на поверхность Земли и тела, находящиеся на ней, оказывает давление, называемое атмосферным давлением.

По закону Паскаля воздух передает давление в каждую точку по всем направлениям одинаково, то есть давление атмосферы есть везде: в домах, в пещерах, в шахтах и т.д.

Итак,

давление воздушной оболочки Земли на земную поверхность и тела на Земле называется атмосферным давлением.

Атмосфера простирается по высоте на тысячи километров. Нижние слои воздуха вследствие давления сжаты сильнее, чем верхние слои, то есть плотность воздуха с высотой уменьшается. Измерения показывают, что плотность воздуха на высоте 5,5 километров над Землей в 2 раза меньше, чем у поверхности, на высоте 11 км – в 4 раза меньше. Постепенно атмосфера переходит в безвоздушное пространство.

Как сохраняется атмосфера Земли? Известно, например, что вокруг Луны нет воздушной оболочки. Причина в том, что сила тяжести на Земле больше, чем на Луне, что не дает молекулам воздуха оторваться от планеты и улететь в космическое пространство. А непрерывное беспорядочное движение молекул газов, составляющих атмосферу Земли, не позволяет им всем упасть на Землю.

Получается, что одновременное действие силы притяжения Землии непрерывное беспорядочное движение молекул воздуха являются причиной существования атмосферы.

Для доказательства существования атмосферного давления поставим опыт. Нальем в стакан воду примерно до половины или чуть больше, сверху закроем листком бумаги. Плотно прижав бумагу к краям стакана, перевернем стакан с водой и осторожно уберем руку. Вода из стакана не выливается, хотя закрыта всего лишь листком бумаги. Почему?

На поверхность воды внутри стакана давит оставшийся воздух, его давление равно атмосферному. Снаружи на лист бумаги тоже давит атмосферное давление, так как согласно закону Паскаля газ производит давление по всем направлениям одинаково – вверх, вниз, в стороны. Давления на столб воды изнутри и снаружи одинаковы, поэтому вода остается в равновесии и не выливается.

Поставим еще один опыт, который можно назвать так: «Достань монету, не намочив пальцев».

Положим монетку в тарелку и нальем воду так, чтобы монета была полностью закрыта водой. Как же взять монету, не намочив пальцев, если она находится в воде? Возьмем стакан, зажженную свечку и, перевернув стакан, свечкой подогреем воздух в стакане и вместе со свечой осторожно поставим на тарелку с водой. При этом вода постепенно соберется внутрь стакана, и теперь монету спокойно можно взять, не намочив пальцев. Объяснение опыта заключается в существовании атмосферного давления. Давление воздуха в стакане при нагревании уменьшается, и под действием атмосферного давления вода устремляется внутрь стакана.

Существование атмосферного давления объясняет множество других явлений.

Например, известный нам всем медицинский шприц. Если опустить шприц в сосуд с жидкостью и поднять поршень, то жидкость поднимается вслед за поршнем.

Объяснить это явление можно так. При поднятии поршня между ним и поверхностью воды образуется безвоздушное пространство, давление в котором практически равно нулю. Поэтому атмосферное давление, действуя на поверхность жидкости в сосуде, заставляет жидкость устремляться в пространство с меньшим давлением.

На применении атмосферного давления основаны принципы действия пипетки, ливера – прибора для взятия пробы, автоматической поилки для птиц, водяных насосов и других устройств.

ВАЖНО ЗАПОМНИТЬ:

На воздух действует сила тяжести, следовательно, воздух обладает весом.

Воздух объемом 1 м3 при температуре 0о С и нормальном атмосферном давлении имеет массу, равную 1,29 кг, и обладает весом 12,9 Н.

Давление воздушной оболочки Земли на земную поверхность и тела на Земле называется атмосферным давлением.

Атмосфера простирается на тысячи километров. Нижние слои воздуха вследствие давления сжаты сильнее, чем верхние слои, то есть плотность воздуха с высотой уменьшается.

Причина существования атмосферы - действие на молекулы воздуха силы притяжения Земли и непрерывное беспорядочное движение молекул воздуха.