Sila a pohyb. Atmosférický tlak

Atmosféra
Atmosféra je vzdušný obal Zeme.
Na všetky častice atmosféry pôsobí
gravitačná sila Zeme.
Preto v atmosfére vzniká atmosférický tlak.
Keďže vzduch je stlačiteľný, atmosféra
má najväčšiu hustotu pri povrchu Zeme
a so stúpajúcou výškou jej hustota klesá.
Aj atmosférický tlak je najväčší pri
povrchu Zeme a so stúpajúcou výškou klesá.

Atmosférický tlak
Horné vrstvy atmosféry pôsobia v gravitačnom poli Zeme tlakovou silou na spodné vrstvy atmosféry.
Vzniká atmosférický tlak.
Označujeme: pa
Jednotka: Pa
Tlak vzduchu s výškou klesá
Atmosférický tlak nemôžeme
určiť výpočtom ako hydrostatický
tlak.
pa=ph

Evangelista Torricelli
Ako prvý určil hodnotu atmosférického tlaku taliansky matematik a fyzik Evangelista Torricelli (1608-1647)
V roku 1643 uskutočnil prvý pokus merania atmosferického tlaku pomocou hydrostatickéo tlaku ortuti. Do otvorenej širšej nádoby naplnenej ortuťou otvoreným koncom ponoril dlhšiu trubicu naplnenú ortuťou. Nad ortuťou v trubici sa vytvorilo vákuum.

Torricelliho pokus
Torricelli pri svojom experimente použil sklenú rúrku s dĺžkou 1 m, na jednom konci zatavenú. Rúrku naplnil ortuťou a ponoril otvoreným koncom nadol do nádoby s ortuťou. Postupne vzpriamoval rúrku do zvislej polohy, kolmo na hladinu ortuti v nádobe. Keď bola rúrka v zvislej polohe, pozoroval, že časť ortuti vytiekla z rúrky do nádoby. Ortuť v rúrke sa ustálila vo výške približne 75 cm Nad hladinou ortuti v rúrke ostal prázdny priestor – vákuum.
Klikni na obrázok, prehrá sa video

Vysvetlenie
Nad voľnou hladinou ortuti v nádobe je atmosférický tlak Pa.
Voľná hladina ortuti v rúrke je vo výške h nad voľnou hladinou ortuti v nádobe.
Výška h zodpovedá hydrostatickému tlaku ph
Platí: pa = ph
ph = h.ρ.g
ph = 0,75 m. 13 500 kg/m³. 10N/kg
ph = 101 325 Pa.

Pokusy na atmosférický tlak
Klikni na obrázok, od 8 minúty je pokus
Klikni na obrázok, prehrá sa video

magdeburgské pologule
Otto von Guericke (starosta Magdeburgu) v roku 1654 predviedol experiment, v ktorom ukázal silu vákua a dokázal existenciu atmosféry Zeme.
Guericke spojil dve duté medené pologule s priemerom 51 cm s úchytmi a zo vzniknutej dutiny vypumpoval vzduch.
Klikni na obrázok, prehrá sa video

Meranie atmosférického tlaku
Je to veľmi dôležitá veličina pre meteorológov, preto je ho potrebné neustále merať.
Zmeny atmosférického tlaku výrazne ovplyvňujú počasie
Existuje niekoľko zariadení na meranie atmosférického tlaku:
Ortuťový barometer
Aneroid
Barograf ( aj zaznamenáva namerané hodnoty)
Zariadenie na meranie tlaku vzduchu v uzavretých nádobách(v pneumatikách, tlakových fľašiach,...) sa nazýva deformačný manometer

Ortuťový barometer
Aneroid
manometer
barograf

Príklad
Nameraná hodnota atmosférického tlaku je 96 000 Pa. Túto hodnotu chceme overiť trubičkou, ktorá je na jednom konci uzavretá. Pred meraním trubičku naplníme glycerolom (hustota glycerolu ρ = 1200 kg/m3). Aká dlhá musí byť trubička?
ph = 96 000 Pa
ρ = 1200 kg/m3
g = 10N/kg
h =?
ph = h. ρ. g
h = ph: (ρ. g )
h = 96 000Pa : (1200kg/m3. 10N/kg)
h = 8 m
Trubička musí byť dlhá 8 metrov