§46. Атмосферное давление на различных высотах

Вопросы

1. Как объяснить, что атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты подъёма над уровнем моря?

Ответ:

Молекулы воздуха притягиваются к земле, образуя слой за слоем на ее поверхности. При этом из за взаимодействия молекул к верху они выталкиваются более нижними слоями или не оседают вниз за счет них. То есть количество молекул наверху ниже, а вместе с тем ниже и их влияние масс, а значит и плотность. В итоге чем выше, тем меньше плотность. 

2. Какое атмосферное давление называют нормальным?

Ответ:

Нормальным атмосферным давление называется давление столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C. Или по другому, нормальное атмосферное давление равно 101 300 Па = 1013 гПа.

3. Как называют прибор для измерения высоты по атмосферному давлению? Что он собой представляет? Отличается ли его устройство от устройства барометра?

Ответ:

В итоге понимая и зная, что при увеличении высоты меняется и давление создали приборы - барометры для определения высоты над уровнем моря. Анероиды, имеющие такую шкалу, по которой можно отсчитать высоту подъема, называют высотомерами (рис. 137). По факту его устройство не отличается от устройства барометра − анероида, но он имеет шкалу с значениями высоты (проградуирована не в паскалях, а в метрах).

рис. 137. Высотомеры: а — механический; б — электронный

Упражнение 23

1. Почему воздушный шарик, наполненный водородом, при подъёме над Землёй увеличивается в объёме?

Ответ:

Дело в том, что над поверхность земли на сферу шарика снаружи действует одно давление, а при поднятии его на высоту оно падает. В итоге противодействующее внутреннее давление распирает шарик, он увеличивается в объеме. 

2. У подножия горы барометр показывает 760 мм рт. ст., а на вершине 722 мм рт. ст. Какова примерно высота горы?

Ответ:

Дано:
$p_{1}$ = 760 мм.рт.ст.;
$p_{2}$ = 722 мм.рт.ст.
h−?
Решение:
При небольших подъёмах в среднем на каждые 12 м подъёма давление уменьшается на 1 мм рт. ст.
Разница давлений Δp = $p_{1} - p_{2}$;
Δp = 760 − 722 = 38 мм.рт.ст.
h = Δp * 12;
h = 38 * 12 = 456 м.
Ответ. 456 м.

3. Выразите нормальное атмосферное давление в гектопаскалях (гПа).

Ответ:

1 мм.рт.ст. = 133,3 Па
p = 760 * 133,3 = 101 308 Па = 1013 гПа.
Ответ. 1013 гПа.

4. При массе 60 кг и росте 1,6 м площадь поверхности тела человека равна примерно 1,6 $м^{2}$. Рассчитайте силу, с которой атмосфера давит на человека (при нормальном атмосферном давлении).

Ответ:

Дано:
m = 60 кг;
h = 1,6 м;
S = 1,6 $м^{2}$;
p = 101308 Па.
F − ?
Решение:
$p=\frac{F}{S}$
F = pS;
F = 101308 * 1,6 = 162092,8 Н ≈ 162 кН.
Ответ. 162 кН.

Задание

• С помощью барометра−анероида измерьте атмосферное давление на первом и последнем этажах здания школы. Определите по полученным данным расстояние между этажами.

Ответ:

Давление на 1 этаже школы $p_{1}$ = 755 мм.рт.ст.
Давление на сама верхнем этаже школы $p_{2}$ = 754 мм.рт.ст.
Разница давлений Δp = $p_{1} - p_{2}$;
Δp = 755 − 754 = 1 мм.рт.ст.
При небольших подъёмах в среднем на каждые 12 м подъёма давление уменьшается на 1 мм рт. ст.
h = Δp * 12 = 1 * 12 = 12 м.
Ответ. 12 м.