Όλα τα έμβια όντα στη Γη δεν παρατηρούν την πίεση που τους ασκεί το μεγαλειώδες κέλυφος αέρα του πλανήτη μας. Ο λόγος είναι ότι είναι συνηθισμένοι από τη γέννησή τους στην έκθεση στην ατμόσφαιρα και οι οργανισμοί τους είναι βιολογικά προσαρμοσμένοι σε αυτήν.
Εν τω μεταξύ, ένα τέτοιο αέριο σύννεφο έχει πραγματικά σημαντικό βάρος. Συγκρατείται από τη βαρύτητα του πλανήτη, χάρη στην οποία δεν εξατμίζεται σε ατελείωτο διάστημα, εκτείνοντας προς τα πάνω για χίλια χιλιόμετρα. Και αυτό σημαίνει ότι το κέλυφος αέρα ασκεί πίεση σε οτιδήποτε βρίσκεται στην επιφάνεια της υδρογείου. Πόσο κοστίζει μια ατμόσφαιρα στο Pascals; Οι επιστήμονες κατάφεραν να εκφράσουν την πίεση του αέρα σε αριθμούς τον 17ο αιώνα.
Ατμοσφαιρική πίεση
Στο Ρέγκενσμπουργκ το 1654, ο Ότο φον Γκέρικκε χάρισε στον Αυτοκράτορα Φερδινάνδο Γ' και στους συναδέλφους του επιστήμονες μια εντυπωσιακή εμπειρία. Ο Γερμανός φυσικός πήρε δύο κούφια χάλκινα ημισφαίρια, μικρού μεγέθους (περίπου 35,6 εκατοστά σε διάμετρο). Τότετα πίεσε σφιχτά το ένα πάνω στο άλλο, συνδέοντάς τα με ένα δερμάτινο δακτύλιο και άντλησε τον αέρα από το εσωτερικό μέσω ενός σωλήνα εισαγωγής και μιας αντλίας. Μετά από αυτό, τα ημισφαίρια δεν μπορούσαν να διαχωριστούν. Επιπλέον, δεκαέξι άλογα δεμένα σε σιδερένια δαχτυλίδια και στις δύο άκρες σε κάθε πλευρά της σφαίρας που προέκυψε δεν μπορούσαν να το κάνουν.
Αυτό το πείραμα έδειξε στον κόσμο τις επιπτώσεις της πίεσης στα γύρω αντικείμενα. Αυτή η δύναμη ήταν που έσφιξε τόσο πολύ και τα δύο μέρη της σφαίρας. Άρα, το μέγεθός του είναι πραγματικά εντυπωσιακό. Δύο χρόνια αργότερα, η αξιοσημείωτη εμπειρία επαναλήφθηκε στο Μαγδεμβούργο. Εκεί ήδη 24 άλογα προσπάθησαν να σπάσουν τη σφαίρα, αλλά με την ίδια επιτυχία. Αυτά τα ημισφαίρια που χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος πέρασαν στην ιστορία με το όνομα Magdeburg. Φυλάσσονται ακόμα στο Γερμανικό Μουσείο.
Μία ατμόσφαιρα σε Pascals
Πώς να υπολογίσετε την πίεση του αέριου μανδύα του πλανήτη; Τίποτα δεν θα ήταν ευκολότερο αν η πυκνότητα του αέρα και το ύψος του κελύφους του αέρα ήταν γνωστά με ακρίβεια. Αλλά τον 17ο αιώνα, οι επιστήμονες δεν μπορούσαν ακόμη να γνωρίζουν τέτοια πράγματα. Ωστόσο, έκαναν εξαιρετική δουλειά. Και αυτό έγινε για πρώτη φορά από έναν μαθητή του Γαλιλαίου - τον Ιταλό Τοριτσέλι.
Πήρε έναν γυάλινο σωλήνα μήκους ενός μέτρου και τον γέμισε με υδράργυρο αφού κόλλησε ένα από τα άκρα. Και κατέβασε το ανοιχτό μέρος σε ένα δοχείο με την ίδια ουσία. Την ίδια στιγμή, μέρος του υδραργύρου από το σωλήνα όρμησε προς τα κάτω. Ωστόσο, δεν ξεχύθηκαν όλα. Και το ύψος της υπόλοιπης στήλης ήταν περίπου 760 mm. Αυτή η εμπειρία ήταν που στη συνέχεια διευκόλυνε τον υπολογισμό του πόσα Pascal βρίσκονται σε μια ατμόσφαιρα. Αυτός ο αριθμός είναι περίπουείναι 101.300 Pa. Αυτή είναι η τιμή της κανονικής ατμοσφαιρικής πίεσης.
Εξήγηση του πειράματος του Torricelli
Η πίεση της ατμόσφαιρας επηρεάζει όλα τα επίγεια σώματα. Αλλά είναι ανεπαίσθητο, γιατί εξισορροπείται από τη δράση του αέρα, που βρίσκεται στα ίδια τα αντικείμενα και τους ζωντανούς οργανισμούς. Το πείραμα με τα ημισφαίρια του Μαγδεμβούργου έδειξε εύγλωττα τι θα συνέβαινε αν το αέριο δεν είχε την ικανότητα να διεισδύσει σχεδόν παντού. Ένας χώρος χωρίς αέρα δημιουργήθηκε τεχνητά στη σφαίρα που προέκυψε. Ως αποτέλεσμα, αποδείχθηκε ασυνήθιστα δυνατό και αχώριστο, συμπιεσμένο από όλες τις πλευρές από μια ατμόσφαιρα, σε Pascals, η τιμή πίεσης του οποίου, όπως ήδη γνωρίζουμε, είναι πολύ σημαντική.
Οι ίδιοι νόμοι διέπουν τις αντλίες. Υγρό ορμάει στον σχηματισμένο χωρίς αέρα χώρο. Αυξάνεται έως ότου η υπάρχουσα ατμοσφαιρική πίεση και οι ουσίες ισορροπούν μεταξύ τους. Και το ύψος της στήλης εξαρτάται από την πυκνότητα του υγρού.
Γνωρίζοντας αυτό, ο Torricelli μέτρησε την πίεση που δημιουργείται από μια ατμόσφαιρα. Φυσικά, ακόμα δεν μπορούσε να μεταφράσει αυτή την τιμή σε Pascals. Αυτό έγινε αργότερα. Επομένως, το μέτρησε σε χιλιοστά υδραργύρου. Είναι γνωστό ότι η ατμοσφαιρική πίεση μετριέται συνήθως σε παρόμοιες μονάδες στην εποχή μας.
Πώς να μετατρέψετε ατμόσφαιρες σε Pascals
Ο Γάλλος Blaise Pascal (το πορτρέτο του είναι λίγο ψηλότερα), το όνομα του οποίου ονομάζονται οι μονάδες πίεσης, έχοντας μάθει για τα πειράματα του Torricelli,επανέλαβε παρόμοια πειράματα σε διαφορετικά ύψη, χρησιμοποιώντας, εκτός από υδράργυρο, νερό και άλλα υγρά. Και αυτό τελικά απέδειξε την παρουσία και την επίδραση της ατμοσφαιρικής πίεσης στα επίγεια σώματα και ουσίες, αν και υπήρχαν πολλοί αμφιβολίες εκείνη την εποχή.
Το παρακάτω δείχνει πώς να μετατρέψετε την πίεση σε ατμόσφαιρες σε Pascal και άλλες μονάδες.
Αυτή η τιμή δεν είναι σταθερή και εξαρτάται από πολλούς δείκτες. Καταρχήν από το ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Όπως απέδειξε ο Πασκάλ, όσο πιο ψηλά ανεβαίνεις στην κορυφή του βουνού, τόσο λιγότερη πίεση γίνεται. Αυτό εξηγείται εύκολα. Εξάλλου, το βάθος του κελύφους αέρα μειώνεται, όπως και η πυκνότητά του. Και ήδη σε υψόμετρο περίπου ίσο με 5,5 km, οι δείκτες πίεσης μειώνονται στο μισό. Και αν ανεβείτε 11 χιλιόμετρα, τότε αυτή η τιμή θα μειωθεί κατά τέσσερις φορές.
Επιπλέον, η ατμοσφαιρική πίεση εξαρτάται από τον καιρό. Γι' αυτό ο δείκτης αυτός θεωρείται σημαντικός στις προβλέψεις του. Για παράδειγμα, όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση το καλοκαίρι, τόσο πιο πιθανό είναι αυτή την ημέρα ο ήλιος να ευχαριστήσει με τις ακτίνες του και να μην υπάρχει βροχόπτωση.
