Урок у 7 класі на тему "Атмосферний тиск. Вимірювання атмосферного тиску"

2. Якими будуть результати попередніх дослідів, якщо під час їх проведення кінець 4 гумової трубки затиснути пальцями?

3.Якими будуть результати дослідів, якщо під час опускання чи піднімання пробірки відкрити затиснутий кінець гумової трубки?

4Чи зміниться положення поверхні води в пробірці, якщо кінець 4 гумової трубки взяти у рот і: а) відсмоктати з пробірки частину повітря;

Вдути у пробірку повітря?

Учні пояснюють результати експериментів.

Одного разу я прочитав таку статтю.

В цистерні був мазут. Щоб спорожнити мазут, його потрібно було розігріти. Розігрівали гарячим паром, який подавали прямо в цистерну. Коли мазут злили, люк цистерни закрили, не дав їй охолонути. Пара в цистерні сконденсувалася, тиск в ній різко знизився, і атмосферний тиск роздавив цистерну.

Як ви думаєте, чи може таке бути, що тиск роздавив цистерну, чи це фантазія автора?

Змоделюємо цей випадок таким чином.

Дослід. Металева банка

Пояснення досліду. Під час нагрівання і кипіння води майже все повітря з банки було витіснене водяною парою. Після того, як банку зняли з плитки й отвір закрили корком, водяна пара почала охолоджуватися і конденсуватися.

Тиск у банці значно зменшився, і сила різниці тисків атмосферного і в банці сплющила її.

Завдяки тиску атмосферного повітря працюють присоски для кріплення предметів

3. Дослід Торрічеллі.

При виконанні багатьох наукових і технічних розрахунків необхідно знати числове значення атмосферного тиску. Розрахувати ж атмосферний тиск за формулою p=ρgh не можна, Чому?

Тому що, по-перше, густина повітря різна на різній висоті. По-друге, висоту атмосфери точно встановити не можна, тому що вона переходить у космічний простір поступово й лише приблизно вважається рівною 100 км.

Торрічеллі запропонував зовсім інший спосіб визначення атмосферного тиску.

За його пропозицією в 1643 році був проведений такий дослід.

Скляну трубку довжиною близько метра, запаяну з одного кінця, наповнюють доверху ртуттю. Потім, щільно закривши отвір пальцем, трубку перевертають й опускають у чашу із ртуттю. Після цього палець забирають. Ртуть із трубки починає виливатися, але не вся! Залишається «стовп» ртуті приблизно 76 см висотою, рахуючи від її рівня в чаші. Ця висота не залежить ні від довжини трубки, ні від глибини її занурення.

Пояснимо цей дослід. Подивіться на нижній рисунок. Світлими кольорами ми позначили невеликий шар ртуті усередині трубки біля її отвору. Вага шарів, що розміщені вище, діє вниз, штовхаючи «світлий» шар у чашу. Причина цього — сила тяжіння. А ртуть у чаші тисне на «світлий» шар нагору, штовхаючи його назад у трубку. Причина виникнення цієї сили — атмосферний тиск, що діє на поверхню ртуті в чаші. Відповідно до закону Паскаля воно поширюється через ртуть навіть усередину трубки. Оскільки ртуть перебуває в стані спокою, то названі сили врівноважують одна одну.

Таким чином, тиск, створюваний стовпом ртуті в трубці, дорівнює атмосферному тиску. Тому стовп ртуті перебуває у спокої.

За допомогою досліду Торрічеллі вдалося не тільки підтвердити існування атмосферного тиску, але й виміряти його. У досліді Торрічеллі висота стовпчика ртуті становила 760 мм. Це послужило підставою для твердження, що нормальний атмосферний тиск дорівнює тиску стовпчика ртуті висотою 760 мм. Тиск цього стовпчика дорівнює:

p = 101 кПа.

Тиск 1 мм рт. ст = 133,3 Па. Спостерігаючи щодня за висотою ртутного стовпа в трубці, Торрічеллі виявив, що ця висота змінюється, тобто атмосферний тиск може збільшуватися й зменшуватися.

4. Зміна атмосферного тиску з висотою

Швидкості руху молекул, що входять до складу повітря, неоднакові.

У певної частини молекул швидкість набагато вище, ніж у переважної більшості. За рахунок цього вони можуть підніматися над Землею на значну висоту. Відносна кількість таких молекул з висотою зменшується. Відповідно зменшується й створюваний ними тиск.

Атмосферний тиск зменшується при збільшенні висоти над поверхнею Землі. Залежність атмосферного тиску від висоти над поверхнею Землі вперше виявив Блез Паскаль.

Група його учнів піднялася на гору То-де-Дом (Франція) і виявила, що на вершині гори стовп ртуті на 7,5 см коротше, ніж біля її підніжжя.

Експериментально встановлено, що біля поверхні Землі при невеликих змінах висоти (у кілька сотень метрів) тиск змінюється на 1 мм рт. ст. кожні 11 м висоти.

Для більших висот — наприклад, висот гір — потрібно враховувати, що зі збільшенням висоти зменшується густина повітря, внаслідок чого тиск зі збільшенням висоти зменшується повільніше.

Скажімо, при підніманні з рівня моря на 2 км тиск зменшується приблизно на 20 кПа, а при підніманні з 8 км до 10 км тиск зменшується тільки на 9 кПа.

На верхніх поверхах багатоповерхового будинку тиск повітря на кілька міліметрів ртутного стовпа менше, ніж на нижніх поверхах, — це можна помітити за допомогою звичайного барометра анероїда.

Запитання: Тиск виміряний на вершині Воротневої вежі замку Любарта у м. Луцьку відрізняється від тиску виміряного біля її підніжжя на 2,5 мм рт. ст. Яка висота вежі? (27,5 м).

5. Вивчаємо конструкцію барометра-анероїда

Трубка Торрічеллі з лінійкою є найпростішим барометром — приладом для вимірювання атмосферного тиску.

Виміри атмосферного тиску показують, що він у місцевостях, які лежать на рівні Світового океану, у середньому дорівнює близько 760 мм рт. ст. Такий тиск при температурі ртуті 0 °С називається нормальним атмосферним тиском.

Ртутний барометр — досить чутливий і точний прилад. Однак використання його супроводжується великими труднощами. Його незручно перевозити через велику масу. Крім того, ртуть екологічно небезпечна. Тому в практиці для вимірювання атмосферного тиску використовують металеві барометри-анероїди (у перекладі із грецької — безрідинні).

Головна частина барометра-анероїда — легка, пружна, порожня усередині металева коробочка з гофрованою (хвилястою) поверхнею. Повітря з коробочки відкачано. Її стінки розтягує пружна металева пластина. До неї за допомогою спеціального механізму прикріплена стрілка, що насаджена на вісь. Кінець стрілки пересувається по шкалі, розміченій у мм рт. ст. Всі деталі барометра поміщені усередину корпуса 1, закритого спереду склом.

Відповідно до формули F=PS, зміна атмосферного тиску призводитиме до зміни сили, що вдавлює стінки усередину коробочки. Отже, буде змінюватися й величина їх прогину. Рух стінок коробочки, що виникає, за допомогою механізму передасться стрілці й зумовить її зрушення до іншої поділки шкали.

Спостерігаючи за барометром, ви легко виявите, що його показання міняються при зміні погоди. Перед негодою атмосферний тиск падає, а перед ясною погодою — зростає. Крім того, показання барометра залежать від висоти місця спостереження над рівнем моря. Чим вище ми будемо підніматися, тим меншим ставатиме атмосферний тиск.

Якщо шкалу барометра проградуювати у метрах, то отримаємо альтиметр – прилад для вимірювання висоти.

ІV. Закріплення вивченого матеріалу

Закріплення вивченого матеріалу

1. Навчаємося розв’язувати задачі

1. Виразіть у кілопаскалях тиск 420 мм рт. ст.

2. Виразіть у міліметрах ртутного стовпа такі тиски: 20 кПа, 75 кПа.

3. Біля підніжжя гори барометр показує 740 мм рт. ст., а на вершині 720 мм рт. ст. Чому дорівнює висота гори?

2. Поміркуй і відповідай

1. На яку граничну висоту можна підняти воду поршневим насосом при нормальному атмосферному тиску?

2. Чому пасажирам у літаках далекого прямування авторучки із чорнилом треба поміщати в спеціальні поліетиленові пакетики?

3. Навіщо шланги відкачуючих насосів роблять достатньо жорсткими?

4. Який найпростіший приклад дії атмосферного тиску? (вітер).

5. Чи можна сховатися від атмосферного тиску пірнувши у воду?

Дослід. Кулька в банці.

Учні мають пояснити в чому секркт, що кулька не здувається.

V. Підсумки.

Кожен з нас повинен пам’ятати, що на нього діє величезний тиск повітряних мас. Цей тиск називається атмосферним тиском.

Хочеться ще раз нагадати, що знання атмосферного тиску дуже важливе для різних метеорологічних дослідженнях.

Заходячи в фізичний кабінет не лінуйтеся подивитися на барометр, щоб передбачити погоду.

VI. Домашнє завдання

У 1964 р. німецький фізик Отто фон Геріке, бажаючи переконати всіх в існуванні атмосферного тиску, виконав знаменитий дослід з “магдебурзькими півкулями”. (мал.121.). Пропоную вам змоделювати цей дослід в домашніх умовах (роздається інструкція з проведення досліду)

Опрацювати конспект і параграф підручника.