Tlak vzduchu vyvolaný tíhovou silou
V zemské atmosféře působí na tělesa atmosférická tlaková síla.
Atmosférická tlaková síla vzniká díky atmosféře obklopující naši Zemi a působí na všechna tělesa, která se v ní nacházejí.
Její existenci lze dokázat pokusem se sklenicí vody. Sklenici naplníme až po okraj vodou, přiklopíme ji např. papírovým táckem a otočíme. Voda nevyteče a tácek neodpadne. Je to způsobeno tím, že na tácek působí tlaková síla atmosféry.
http://www.fyzikalni-experimenty.cz/cz/mechanika/atmosfericky-tlak-prevracena-sklenice-s-vodou/
Obr. 1: Pokus se sklenicí s vodou
Tlak vyvolaný atmosférickou tlakovou silou nazýváme atmosférický tlak pa. Jeho hodnota se s rostoucí nadmořskou výškou snižuje (na každých 100 m se zmenší o 1,3 kPa). Hustota vzduchu se s nadmořskou výškou také zmenšuje.
Obr. 2: Horolezec s kyslíkovou maskou
Torricelliho pokus:
Torricelliho pokus je měření atmosférického tlaku pa pomocí skleněné trubice, která je naplněná rtutí a na jednom konci zatavena.
Trubice má výšku 1 m, je naplněna rtutí a postavena svisle dnem vzhůru do další nádoby se rtutí. Otevřený konec je ponořen ve rtuti. Rtuť v trubici klesne na 75 cm a nad hladinou vzniká vakuum.
Rtuť udržuje v dané výšce atmosférická tlaková síla, která působí na rtuť v nádobce, do níž je trubice ponořena.
Hodnota atmosférického tlaku se rovná hodnotě hydrostatického tlaku rtuťového sloupce v Torricelliho trubici (ph = pa = 105 Pa = 1 000 hPa).
Obr. 3: Schéma Torricelliho pokusu
Atmosférický tlak se mění s časem. Jeho změna způsobí změnu počasí.
normální atmosférický tlak pn = 1013,25 hPa
Přístroj na měření tlaku: tlakoměr (barometr), barograf
Princip barometru - aneroid:
Osobnosti
EVANGELISTA TORRICELLI (1608 – 1647)
Torricelliho můžeme považovat za Galileiho žáka, který se zabýval mj. i broušením čoček do dalekohledů. Proslulý pokus s trubicí naplněnou rtutí a pak převrácenou vyvolal řadu otázek a zdaleka ne všichni byli o vzduchoprázdnu nad rtuťovým sloupcem přesvědčeni. Mnohé pokus nepřesvědčil a stále tvrdili, že v uzavřeném prostoru nad rtutí cosi je, “neboť sklo má velmi jemné póry, jimiž mohou pronikat paprsky světla, magnetu a jiné velmi drobounké částečky hmoty”. Tento názor sdílel např. i G. W. Leibniz. V této době definitivně padl názor na vzduch jako bezhmotnou a beztížnou substanci ve smyslu antického učení o čtyřech živlech. Méně je známo, že se Torricelli, stejně jako Galilei, pokoušel o konstrukci rtuťového teploměru. Roku 1644 vynalezl Torricelli rtuťový barometr.
Úkol
Vhodné i pro žáky ZŠ:
-
Připomeňte si pokus se sklenicí vody a táckem. Proč, pokud nepoužijeme tácek, voda ze sklenice vyteče? Na vodu přece působí také atmosférická tlaková síla?
-
Jak se nazývají čáry, které spojují místa se stejným tlakem?
-
Pozorujte změny tlaku před bouřkou a po bouřce.
Příklad
- Jak vysoký by byl sloupec lihu při Torricelliho pokusu v trubici? Počítejte s normálním atmosférickým tlakem.
[12,8 m]
- Jak velká atmosférická tlaková síla působí na čtvercovou dlaždici o rozměru 30 cm?
[9 120 N]
Laboratorní cvičení
Atmosférický tlak - kvinta - LP16
http://www.mojewiki.cz/exploratoriumfyziky/doku.php