Dari konsep "tekanan atmosfer" dapat disimpulkan bahwa udara harus memiliki berat, jika tidak maka tidak dapat memberikan tekanan pada apa pun. Tetapi kami tidak memperhatikan ini, bagi kami tampaknya udara tidak berbobot. Sebelum berbicara tentang tekanan atmosfer, Anda perlu membuktikan bahwa udara memiliki berat, Anda perlu menimbangnya. Bagaimana cara melakukannya? Kami akan mempertimbangkan berat udara dan tekanan atmosfer secara rinci dalam artikel, mempelajarinya dengan bantuan eksperimen.
Pengalaman
Kami akan menimbang udara dalam bejana kaca. Ini memasuki wadah melalui tabung karet di leher. Katup menutup selang sehingga tidak ada udara yang masuk. Kami mengeluarkan udara dari kapal menggunakan pompa vakum. Menariknya, saat pemompaan berlangsung, suara pompa berubah. Semakin sedikit udara yang tersisa di dalam labu, semakin tenang pompa bekerja. Semakin lama kita memompa udara, semakin rendah tekanan di dalam bejana.
Ketika semua udara dihilangkan,tutup keran, jepit selang untuk menghalangi pasokan udara. Timbang labu tanpa udara, lalu buka keran. Udara akan masuk dengan peluit khas, dan beratnya akan ditambahkan ke berat labu.
Pertama tempatkan wadah kosong dengan ketukan tertutup pada saldo. Ada vakum di dalam wadah, mari kita timbang. Mari kita buka keran, udara akan masuk ke dalam, dan timbang isi labu lagi. Selisih antara berat labu yang diisi dan labu kosong adalah massa udara. Sederhana saja.
Berat udara dan tekanan atmosfer
Sekarang mari kita beralih ke pemecahan masalah berikutnya. Untuk menghitung kerapatan udara, Anda perlu membagi massanya dengan volume. Volume labu diketahui karena ditandai di sisi labu.=mair /V. Saya harus mengatakan bahwa untuk mendapatkan apa yang disebut vakum tinggi, yaitu tidak adanya udara sama sekali di dalam bejana, Anda membutuhkan banyak waktu. Jika labu berukuran 1,2L, itu sekitar setengah jam.
Kami menemukan bahwa udara memiliki massa. Bumi menariknya, dan karena itu gaya gravitasi bekerja padanya. Udara mendorong ke bawah di tanah dengan kekuatan yang sama dengan berat udara. Tekanan atmosfer, oleh karena itu, ada. Itu memanifestasikan dirinya dalam berbagai eksperimen. Ayo lakukan salah satunya.
Eksperimen jarum suntik
Ambil jarum suntik kosong yang dipasangi selang fleksibel. Turunkan plunger spuit dan rendam selang dalam wadah berisi air. Tarik plunger ke atas, dan air akan mulai naik melalui tabung, mengisi jarum suntik. Mengapa air, yang ditarik ke bawah oleh gravitasi, masih naik di belakang piston?
Di kapal, itu terpengaruh dari atas ke bawahTekanan atmosfer. Mari kita tunjukkan Patm. Menurut hukum Pascal, tekanan yang diberikan oleh atmosfer pada permukaan cairan diteruskan tidak berubah. Ini menyebar ke semua titik, yang berarti bahwa ada juga tekanan atmosfer di dalam tabung, dan ada ruang hampa (ruang tanpa udara) dalam jarum suntik di atas lapisan air, yaitu P \u003d 0. Jadi ternyata tekanan atmosfer menekan air dari bawah, tetapi tidak ada tekanan di atas piston, karena ada kekosongan di sana. Karena perbedaan tekanan, air masuk ke dalam spuit.
Eksperimen dengan merkuri
Berat udara dan tekanan udara - seberapa besar? Mungkin itu sesuatu yang bisa diabaikan? Bagaimanapun, satu meter kubik besi memiliki massa 7.600 kg, dan satu meter kubik udara - hanya 1,3 kg. Untuk memahaminya, mari kita modifikasi eksperimen yang baru saja kita lakukan. Alih-alih jarum suntik, ambil botol yang ditutup dengan gabus dengan tabung. Hubungkan tabung ke pompa dan mulai memompa udara.
Tidak seperti pengalaman sebelumnya, kami membuat ruang hampa tidak di bawah piston, tetapi di seluruh volume botol. Matikan pompa dan pada saat yang sama turunkan tabung botol ke dalam wadah berisi air. Kita akan melihat bagaimana air mengisi botol melalui tabung hanya dalam beberapa detik dengan suara yang khas. Kecepatan tinggi saat dia "meledak" ke dalam botol menunjukkan bahwa tekanan atmosfer adalah nilai yang agak besar. Pengalaman membuktikannya.
Untuk pertama kalinya mengukur tekanan atmosfer, berat udara ilmuwan Italia Torricelli. Dia memiliki pengalaman seperti itu. Saya mengambil tabung gelas yang panjangnya kurang dari 1 m, disegel di salah satu ujungnya. Mengisinya dengan merkuri sampai penuh. SetelahKemudian dia mengambil bejana berisi air raksa, menjepit ujungnya yang terbuka dengan jarinya, membalik tabung dan merendamnya dalam sebuah wadah. Jika tidak ada tekanan atmosfer, maka semua merkuri akan tumpah, tetapi ini tidak terjadi. Itu dicurahkan sebagian, tingkat merkuri menetap pada ketinggian 760 mm.
Itu terjadi karena atmosfer menekan merkuri di dalam wadah. Karena alasan inilah dalam percobaan kami sebelumnya, air didorong ke dalam tabung, itulah sebabnya air mengikuti jarum suntik. Namun dalam dua percobaan ini, kami mengambil air yang densitasnya rendah. Merkuri memiliki densitas yang tinggi, sehingga tekanan atmosfer mampu menaikkan merkuri, tetapi tidak sampai ke puncak, tetapi hanya sebesar 760 mm.
Menurut hukum Pascal, tekanan yang diberikan pada merkuri diteruskan ke semua titiknya tanpa berubah. Ini berarti bahwa ada juga tekanan atmosfer di dalam tabung. Tetapi di sisi lain, tekanan ini diimbangi oleh tekanan kolom cairan. Mari kita nyatakan ketinggian kolom merkuri sebagai h. Kita dapat mengatakan bahwa tekanan atmosfer bekerja dari bawah ke atas, dan tekanan hidrostatik bekerja dari atas ke bawah. Sisanya 240 mm kosong. Omong-omong, ruang hampa ini juga disebut kekosongan Torricelli.
Rumus dan perhitungan
Tekanan atmosfer Patm sama dengan tekanan hidrostatik dan dihitung dengan rumus ρptgh. rt=13600 kg/m3. g=9,8 N/kg. h=0,76 m. Patm=101,3 kPa. Ini adalah jumlah yang cukup besar. Selembar kertas yang diletakkan di atas meja menghasilkan tekanan 1 Pa, dan tekanan atmosfer adalah 100.000 pascal. Ternyata Anda perlu meletakkan100.000 lembar kertas satu di atas yang lain untuk menghasilkan tekanan seperti itu. Penasaran, bukan? Tekanan atmosfer dan berat udara sangat tinggi, sehingga air didorong ke dalam botol dengan kekuatan seperti itu selama percobaan.
