Учебное особие по физике

Атмосферное давление. Опыт Торричелли. Изменение атмосферного давления с высотой

Земля окружена атмосферой — воздушной оболочкой, состоящей из смеси различных газов.

Атмосферное давление обусловлено давлением верхних слоев воздуха на нижележащие слои вследствие притяжения к Земле.

Атмосфера не имеет четкой границы, плотность ее изменяется с высотой. Поэтому рассчитать величину атмосферного давления по формуле для вычисления давления столба жидкости нельзя.

Атмосферное давление опытным путем впервые измерил Э. Торричелли в 1643 г.

Запаянную с одного конца стеклянную трубку длиной около 1 м наполняли ртутью и, закрыв отверстие другого конца, переворачивали и погружали в сосуд с ртутью (рис. 1).

Рис. 1

Затем отверстие открывали, часть ртути выливалась, а в трубке оставался столб ртути определенной высоты h, гидростатическое давление которого уравновешивается атмосферным давлением. Измерив таким образом высоту столба ртути, можно рассчитать атмосферное давление:

где — плотность ртути.

На практике атмосферное давление измеряют в миллиметрах ртутного столба.

Согласно этой формуле

1 мм рт.ст. = 13,6·103 кг/м³ · 9,81 м/с² · 10^-3 м = 133 Па.

Атмосферное давление p0, уравновешивающее при 0°С давление столба ртути высотой 760 мм, считается нормальным и называется физической атмосферой: p0 = 760 мм рт.ст.;

1 атм = 760 мм рт.ст. = 1,013·10⁵ Па.

Атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты подъема над Землей.

Это объясняется тем, что с увеличением высоты толщина сжимающего слоя атмосферы уменьшается. Однако в отличие от давления в жидкостях изменение атмосферного давления не пропорционально Л, а происходит гораздо быстрее (рис. 2), что объясняется уменьшением плотности атмосферы с увеличением высоты.

Рис. 2