Опыт Торричелли, барометр, манометры, пресс
Воздух весит. И он давит на нас с силой в 1 кг на каждый квадратный сантиметр. Как Торричелли измерил атмосферу ртутью и как работают барометры.
Воздух имеет вес — и он давит на нас.
Воздух — это смесь газов (азот, кислород, аргон и др.). Как и любое вещество, воздух имеет массу, а значит, и вес.
На уровне моря атмосферное давление — около 101325 Па (760 мм рт. ст.).
На каждый квадратный сантиметр поверхности Земли давит столб воздуха массой около 1 кг!
В 1643 году Эванджелиста Торричелли (ученик Галилея) впервые измерил атмосферное давление. Он наполнил ртутью стеклянную трубку, перевернул её в чашу с ртутью — столб опустился до 760 мм. Это и есть опыт Торричелли.
Как измерили атмосферное давление?
Стеклянную трубку длиной ~1 м заполняют ртутью. Переворачивают в чашу с ртутью. Столб ртути опускается до высоты ~760 мм — над ним образуется вакуум (торричеллиева пустота).
Атмосферное давление уравновешивается давлением столба ртути:
pатм = ρрт · g · h = 13600 · 9.8 · 0.76 ≈ 101325 Па
Прибор для измерения атмосферного давления без жидкости.
Барометр-анероид — прибор для измерения атмосферного давления, не содержащий жидкости. Основан на металлической коробке (анероиде), из которой откачан воздух. При изменении давления коробка сжимается или расширяется, передавая движение стрелке.
Шкала проградуирована в мм рт. ст. или гПа.
Приборы для измерения давления жидкостей и газов.
Манометр — прибор для измерения давления жидкости или газа (больше или меньше атмосферного).
Жидкостный манометр — U-образная трубка с жидкостью. Разность уровней показывает разность давлений.
Работа поршневого насоса:
Вода поднимается за счёт атмосферного давления — не выше ~10.3 м.
Выигрыш в силе за счёт разной площади поршней.
По закону Паскаля давление передаётся одинаково:
F₁/S₁ = F₂/S₂ → F₂ = F₁ · S₂/S₁
Выигрыш в силе = S₂/S₁. Но проигрыш в расстоянии: малый поршень проходит большой путь, большой — малый.