Tekanan atmosfer adalah kekuatan yang dengannya udara menekan Bumi, manusia, dan segala sesuatu yang mengelilinginya. Artikel ini akan memberi tahu Anda caranya di abad XVII. dengan bantuan percobaan, kekuatan tekanan udara ditunjukkan untuk pertama kalinya. Itu sangat menarik! Kita akan mempelajari bagaimana tekanan atmosfer ditunjukkan dan bagaimana mengukurnya.
Pengalaman Otto von Guericke
Betapa hebatnya tekanan atmosfer, dunia belajar pada 1654. Ini terjadi berkat wali kota kota Magdeburg (Jerman) Otto von Guericke. Dia menunjukkan pengalaman dengan apa yang disebut belahan Magdeburg. Kemudian tidak ada pembicaraan tentang bagaimana tekanan udara ditunjukkan, karena mereka masih tidak tahu bagaimana mengukurnya. Bagaimana belahan bumi terlihat dapat dilihat di foto dari Museum Magdeburg.
Ini adalah dua belahan perunggu, salah satunya padat, dan yang kedua berlubang. Gasket kulit yang diminyaki ditempatkan di antara belahan untuk mengencangkan dan terhubung. Udara dipompa keluar melalui lubang dari belahan. Menariknya, Guericke sendiri empat tahun sebelumnya, pada tahun 1650menemukan pompa vakum. Dia juga digambarkan. Ketika udara dipompa keluar, belahan bumi diperas oleh tekanan atmosfer. Untuk melepaskan mereka dari satu sama lain, mereka menggunakan kekuatan traksi kuda.
Eksperimen dengan belahan Magdeburg
Sebelum kita mempelajari bagaimana tekanan atmosfer ditunjukkan, mari kita lakukan percobaan. Untuk itu, kita akan menggunakan model belahan Magdeburg. Pasang pompa vakum ke lubang belahan dengan selang karet. Nyalakan, buka keran di salah satu belahan. Tekanan di ruang di antara mereka akan berkurang. Akibatnya, gaya yang bekerja pada belahan dari dalam berkurang, dan gaya yang bekerja dari luar meningkat.
Selama pemompaan udara, tidak mungkin untuk memisahkan belahan, karena mereka cocok satu sama lain. Matikan pompa, lepaskan selang karet. Udara akan mulai memasuki ruang antara belahan. Kemudian mereka akan terpisah dengan mudah.
Huruf apa yang mewakili tekanan udara
Mari kita coba menghitung gaya yang menekan belahan. Saat kita memompa udara, hanya gaya tekanan atmosfer yang bekerja pada belahan bumi. Ini menekan belahan dan diarahkan dari dinding bagian dalam bola berongga ke pusat ruang di antara mereka. Diameter belahan (d) di Guericke adalah 35,5 cm.
Berdasarkan fakta bahwa kita tidak dapat memisahkan belahan, menjadi jelas bahwa gaya tekanan sangat besar. Bahkan delapan kuda di setiap sisi tidak dapat mematahkan belahan ini. Berikut adalah ukiran yang menggambarkan pengalaman Otto von Guericke.
Huruf apa yang melambangkan tekanan? Huruf P. Tekanan atmosfer normal (Patm) adalah 100 kilopascal (kPa). Gaya seperti itu bekerja pada setiap bagian belahan bumi. Gaya tekanan F sama dengan produk tekanan atmosfer dan luas penampang belahan S.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0,355 m)2/4≈10 kN (kilonewton). Ini adalah beban satu ton, sehingga kuda tidak dapat mematahkan belahan ini.
Barometer
Bagaimana tekanan atmosfer ditunjukkan, kita tahu, tetapi bagaimana cara mengukurnya? Barometer, yang ditemukan oleh Torricelli Italia pada paruh pertama abad ke-17, memiliki kekurangan. Itu bisa dengan mudah pecah, itu penuh dengan merkuri beracun, dan Anda benar-benar ingin membawanya ke berbagai tempat untuk memprediksi cuaca.
Itu perlu untuk membuat perangkat tanpa tabung gelas, yaitu tanpa cairan. Barometer semacam itu ditemukan hanya dua ratus tahun kemudian dan disebut aneroid. Kata ini diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia berarti tidak cair. Pertimbangkan apa itu barometer aneroid.
Ini adalah perangkat kecil. Tidak seperti tabung merkuri Torricelli, yang tingginya satu meter, dapat dengan mudah dibawa ke mana pun Anda pergi. Apa yang ada di dalamnya? Mari kita lihat barometer meledak.
Bagaimana tekanan di dalamnya ditunjukkan? Perangkat ini memiliki skala yang mirip dengan tombol arloji. Tekanan dalam kilopascal ditunjukkan oleh panah. Di belakang dial kita melihat tiga kotak pipih. Udara dipompa keluar dari mereka, dan ada pegas di dalamnya. Jika tidak ada, suasananya akankotak hancur. Lebih jauh dari pegas, tuas bergerak menjauh, itu mentransmisikan pergerakan kotak. Mengapa mereka bergerak? Kotak dapat mengubah ketebalannya. Ketika tekanan atmosfer lebih besar, udara memampatkan kotak, ketebalannya berkurang. Ketika tekanannya berkurang, pegas menjadi lurus dan kotak menjadi lebih tebal. Melalui mekanisme tuas, gerakan ditransmisikan ke panah.
Perangkat barometer tanpa cairan
Kita telah mempelajari bagaimana tekanan ditunjukkan dalam barometer tak cair, dan sekarang kita akan menggambar diagramnya.
Tiga kotak memberi perangkat lebih akurat, tetapi pada prinsipnya satu sudah cukup. Itu dibuat khusus bergelombang agar memiliki kemampuan untuk mengubah ketebalannya. Ingat selang penyedot debu bergelombang, dan karena itu fleksibel. Bagian bawah kotak terpasang ke alas. Sebuah pegas terpasang di atasnya, yang mencoba meluruskan kotak dengan cara yang sama seperti penggaris aluminium, jika ditekuk, mencoba meluruskannya. Sebaliknya, tekanan atmosfer mencoba menekan kotak.
Ketika tekanan meningkat, ketebalan kotak berkurang, yang berarti tuas memutar poros. Jika Anda memasang panah pada sumbu, panah akan berputar ke kanan saat ketebalan berkurang, dan ke kiri saat ketebalan bertambah.
