Атмосферное давление. Опыт Торричелли

Земля окружена атмосферой - воздушной оболочкой, состоящей из смеси различных газов. Молекулы этих газов, находясь в поле тяготения Земли, притягиваются к ней. Вследствие этого слои воздуха, расположенные выше, давят на ниже слои и в конечном итоге давление на поверхность Земли находящиеся на ней тела. Это давление называют атмосферным.

Значение атмосферного давления впервые экспериментально определил в 1634 г. итальянский ученый Торричелли. Опыт Торричелли заключается в следующем. Стеклянную трубку длиной около 1 м, один конец которой запаян, заполняют ртутью и, закрыв отверстие другого конца, переворачивают и погружают в сосуд со ртутью (рис. 53). Затем отверстие открывают, часть ртути из трубки выливается в сосуд, а в трубке остается столб ртути высотой h (над ним в трубке образуется безвоздушное пространство, заполненное парами ртути). Эта высота ртутного столба сохраняется и при наклонном положении трубки (показано штрихом).

Опыт Торричелли свидетельствует, что давление столба ртути высотой h уравновешивает давление атмосферы. Дальнейшие наблюдения показали, что высота столба ртути в трубке (и следовательно, значение атмосферного давления) зависит от погодных условий и от высоты местности.

Атмосферное давление, уравновешиваемое при 0°С столбом ртути высотой h = 760 мм, считается нормальным. Значение этого давления называют нормальной, или физической атмосферой и обозначают 1 атм (см. § 23).

Используя формулу гидростатического давления р=rgh и зная, что плотность ртути r=13595,1 кг/м3 находим, что 1 атм.=760 мм рт. ст.=1.013·105 Па.

Атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты подъема над Землей. Однако в отличие от давления в жидкостях изменение атмосферного давления происходит не пропорционально изменению высоты столба, а гораздо быстрее (по экспоненциальному закону). Причиной этому является значительно большая сжимаемость газов по сравнению с жидкостями. Существует так называемая барометрическая формула, выражающая зависимость давления воздуха от высоты над поверхностью Земли.

Дата добавления: 2014-01-04