АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
Вес воздуха.
Большинство из нас считают, что воздух - это «ничто», но воздух - это явное «что-то», если он состоит из определенных газов. Газ не имеет определенных размеров или формы, но он занимает пространство
Земная поверхность и все тела на ней испытывают давление толщи воздуха, т.е. испытывают атмосферное давление. На 1 кв.см. давит с силой 1 кг 33г
Вес воздуха
В 1643 Еванжелиста Торричелли показал, что воздух имеет вес. Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя трубку Торричелли (первый ртутный барометр), - стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм.
А
Б
Д
С
Воздух имеет массу и эта масса оказывает давление на земную поверхность и все предметы, находящиеся на ней.
Еванджелиста Торричелли
Торричелли обнаружил, что высота столба ртути в его опыте не зависит ни от формы трубки, ни от ее наклона. На уровне моря высота ртутного столба всегда была около 760мм. Первый ртутный барометр был изобретен Торричелли в 1643 году.
Нормальное атмосферное давление при температуре 0° на уровне моря на широте 45°составляет 760 мм рт.ст.= 1310 гПа.
АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
РТУТНЫЙ БАРОМЕТР Атмосферное давление – это сила, с которой воздух давит на земную поверхность.
В XVII в Роберт Гук предложил усовершенствовать барометр
Ртутным барометром пользоваться неудобно и небезопасно, поэтому изобрели барометр-анероид «Анероид» означает без жидкости
Первые воздухоплаватели обнаружили, что при подъеме вверх становится трудно дышать. То же самое происходит и при подъеме в горы. Почему это происходит?
100 м
760 мм
0 м
200 м
750 мм
300 м
740 мм
730 мм
Какую закономерность в изменении атмосферного давления вы заметили?
На каждые 100 м давление изменилось на 10мм рт. ст
Точки на карте с одинаковым атмосферным давлением соединяют линии- изобары
Cлайд 1
Атмосфера – газовая оболочка, окружающая Землю. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ Атмос – пар греч Сфера - шар Воздух = азот (78%) + кислород(21%) + другие газы hатм ≈ неск.тыс.км.Cлайд 2
Лишившись атмосферы Земля стала бы такой же мертвой, как ее спутница Луна, где попеременно царят то испепеляющий зной, то леденящий холод – + 130 С днем и - 150 С ночью. кабины космического корабля. Такой увидел советский космонавт Г. Титов атмосферу Земли из
Cлайд 3
По подсчетам Паскаля атмосфера Земли весит столько же, сколько весил бы медный шар диаметром 10км - пять квадриллионов (5000000000000000) тонн! (5.000.000.000.000.000) тонн! Земная поверхность и все тела на ней испытывают давление толщи воздуха, т.е. испытывают атмосферное давление.
Cлайд 4
Опыт, доказывающий существование атмосферного давления: Как было открыто атмосферное давление? Итак, воздух обладает весом... В этом можно убедиться на опыте. Выкачав часть воздуха из шара, мы увидим, что он стал легче.
Cлайд 5
Опыты с более тяжелой жидкостью - ртутью, предпринятые в 1643г. Торричелли, привели к открытию атмосферного давления. Торричелли обнаружил, что высота столба ртути в его опыте не зависит ни от формы трубки, ни от ее наклона. На уровне моря высота ртутного столба всегда была около 760мм.
Cлайд 6
Ученый предположил, что высота столба жидкости уравновешивается давлением воздуха. Зная высоту столба и плотность жидкости, можно определить величину давления атмосферы.
Cлайд 7
Правильность предположения Торричелли была подтверждена в 1648г. опытом Паскаля на горе Пью-де-Дом. Паскаль доказал, что меньший столб воздуха оказывает меньшее давление. Вследствие притяжения Земли и недостаточной скорости молекулы воздуха не могут покинуть околоземное пространство. Однако они не падают на поверхность Земли, а парят над ней, т.к. находятся в непрерывном тепловом движении
Cлайд 8
Благодаря тепловому движению и притяжению молекул к Земле их распределение в атмосфере неравномерно. Нижние слои атмосферы в результате давления на них верхних слоев имеют большую плотность воздуха. Нормальное атмосферное давление на уровне моря в среднем составляет 760 мм рт.ст.= 1310 гПа. С высотой давление и плотность воздуха уменьшаются. При высоте атмосферы в 2000-3000км 99% ее массы сосредоточено в нижнем (до 30км) слое. На среднего по размерам человека со стороны атмосферного давления действует сила давления около 150 000Н. Но мы справляемся с такой нагрузкой, т.к. внешнее атмосферное давление уравновешивается давлением жидкости внутри нашего организма.
Cлайд 9
На небольших высотах каждые 12м подъема уменьшают атмосферное давление на 11 мм рт ст.
Cлайд 10
Что произошло бы на Земле, Если бы атмосфера Земли не вращалась вместе с Землей вокруг ее оси? На поверхности Земли возникли бы сильнейшие ураганы. Если бы воздушная атмосфера вдруг исчезла? - на Земле установилась бы температура приблизительно -170 °С, замерзли бы все водные пространства, а суша покрылась бы ледяной корой. - наступила бы полная тишина, так как звук в пустоте не распространяется; небо стало бы черным, поскольку окраска небесного свода зависит от воздуха; не стало бы сумерек, зорь, белых ночей. - прекратилось бы мерцание звезд, а сами звезды были бы видны не только ночью, но и днем (днем мы их не видим из-за рассеивания частичками воздуха солнечного света). - погибли бы животные и растения.
Cлайд 11
1. Может ли космонавт набрать жидкость в шприц во время полета на космическом корабле, если в кабине поддерживается нормальное атмосферное давление? 2. Почему опасно сдавать в багаж при полете на самолете плотно закупоренные стеклянные банки? 3. Почему вода из опрокинутой бутылки выливается рывками, с бульканьем? а из резиновой медицинской грелки вытекает ровной сплошной струёй? 4. Равно ли давление воздуха внутри туго надутого резинового мяча давлению наружного воздуха? Д/З §40, §41 упр. 17, задание 10 (1,2).
3 Цель урока: Объяснить учащимся причины возникновения атмосферного давления. Раскрыть физическую сущность опыта Торричелли.Задачи: Максимальное вовлечение учащихся класса в активную деятельность урока при изучении нового материала. Тип урока: Тип урока: лекция – диалог.
4 Ход урока 1.Изучение нового теоретического материала по плану. Понятие атмосферы. Подтверждение существования атмосферного давления. Весовое давление газа. Опыт Торричелли. Ртутный барометр. Единицы измерения атмосферного давления. 2.Объяснение учителя с элементами беседы с учащимися.
5 Атмосфера (греч. «атмос»- пар, воздух и «сфера»- шар) – воздушная оболочка, окружающая Землю. Атмосфера простирается на высоту несколько тысяч километров от поверхности Земли. Поверхность Земли – дно воздушного океана. Поверхность Земли и все тела на ней испытывают давление всей толщи воздуха. Это давление называется атмосферным.
6 Подтверждение существования атмосферного давления. Существование атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в жизни. Рассмотрим некоторые из них. На рисунке изображена стеклянная трубка, в нутрии которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен в воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься вода, Происходит это по тому, что при подъёме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.
7 В 1654 г. Отто Герике в городе Магдебурге, чтобы доказать существование атмосферного давления, произвел такой опыт. Он выкачал воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе. Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.
8 Весовое давление газа Давление в атмосфере действует по такому же принципу, что и в воде. Вес воздуха, находящегося в верхних слоях, давит на нижние слои. Это называется атмосферным давлением. Чем ближе к поверхности Земли вы находитесь, тем выше атмосферное давление. «Весовое» давление газа вызвано действием на его слои силы тяжести.
11 Торричелли заметил, что высота столба ртути в трубке меняется, и эти изменения атмосферного давления как-то связаны с погодой. Если прикрепить к трубке с ртутью вертикальную шкалу, то получиться простейший ртутный барометр (греч. «барос» - тяжесть, «метрео» - измеряю) – прибор для измерения атмосферного давления. Вывод:
12 Учащиеся записывают в тетрадь: Единица атмосферного давления – 1 мм рт. ст. Соотношение между Па и мм. рт.ст. P= ρgh = кг/м3 9,8Н/кг 0,001 м = 133,3 Па 1 кПа = 1000 Па 1 гПа = 100 Па 760 мм.рт.ст Па 1013 гПа Единицы измерения атмосферного давления.
13 Закрепление материала Как объясняется сохранение воздушной оболочки Земли (ее атмосферы)? Притяжением планеты и движением молекул газов, составляющих атмосферу. Может ли молекула покинуть Землю, как космический корабль? Может, если будет иметь очень большую скорость, такую же, как ракета – носитель. Как объяснить «парение» молекул воздушной оболочки в пространстве около Земли? Молекулы беспорядочно движутся, на них действует сила тяжести. Измерения показывают уменьшение плотности воздуха с высотой (5.5 км – в 2 раза, 11 км – в 4 раза и т.д.). Отсутствие четкой границы атмосферы. Вопросы:
14 Почему нельзя рассчитать давление воздуха так же, как рассчитывают давление жидкости на дно или стенки сосуда? Плотность воздуха уменьшается с высотой, различие в плотности атмосферного не даёт возможность определять давление в газе как в жидкости. Что означает запись: «Атмосферное давление равно 780 мм рт.ст.»? Это означает что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм. Как устроен ртутный барометр? Если к трубке с ртутью прикрепить вертикальную шкалу, то получится – ртутный барометр. Он служит для измерения атмосферного давления. Скольким гПа равно давление ртутного столба высотой 760 мм? 760 мм.рт.ст =1013 гПа. Вопросы: (продолжение)
15 Атмосферное давление в живой природе Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создается разрежение, и атмосферное давление удерживает присоску на стекле. Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создается разрежение, и атмосферное давление удерживает присоску на стекле. Рыбы-прилипалы имеют присасывающую поверхность, состоящую из ряда складок, образующих глубокие «карманы». При попытке оторвать присоску от поверхности, к которой она прилипла, глубина карманов увеличивается, давление в них уменьшается и тогда внешнее давление еще сильнее прижимает присоску. Рыбы-прилипалы имеют присасывающую поверхность, состоящую из ряда складок, образующих глубокие «карманы». При попытке оторвать присоску от поверхности, к которой она прилипла, глубина карманов увеличивается, давление в них уменьшается и тогда внешнее давление еще сильнее прижимает присоску. Слон использует атмосферное давление всякий раз, когда хочет пить. Шея у него короткая, и он не может нагнуть голову в воду, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот. Слон использует атмосферное давление всякий раз, когда хочет пить. Шея у него короткая, и он не может нагнуть голову в воду, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот. Засасывающее действие болота объясняется тем, что при поднятии ноги под ней образуется разреженное пространство. Перевес атмосферного давления в этом случае может достигать 1000 Н / на площадь ноги взрослого человека. Однако копыта парнокопытных животных при вытаскивании из трясины пропускают воздух через свой разрез в образовавшееся разреженное пространство. Давление сверху и снизу копыта выравнивается, и нога вынимается без особого труда. Засасывающее действие болота объясняется тем, что при поднятии ноги под ней образуется разреженное пространство. Перевес атмосферного давления в этом случае может достигать 1000 Н / на площадь ноги взрослого человека. Однако копыта парнокопытных животных при вытаскивании из трясины пропускают воздух через свой разрез в образовавшееся разреженное пространство. Давление сверху и снизу копыта выравнивается, и нога вынимается без особого труда.
16 1.Тела не разрушаются под воздействием атмосферного давления. Чем это объясняется? Подведение итогов: 2.Объясните, как с помощью трубки Торричелли можно измерить атмосферное давление? Это объясняется тем, что внутри тела наполнены воздухом, противодействующим наружному давлению и имеющим одинаковое с ним давление Если прикрепить к трубке с ртутью вертикальную шкалу, то получиться простейший ртутный барометр – прибор для измерения атмосферного давления.
17 1. "Тематическое и поурочное планирование к учебнику А.В. Перышкина "Физика 7кл", Е.М.Гутник и др. "Дрофа" М.2002г. 2. "Тематические тесты по физике 7-8кл.", В.А.Орлов, Издат. АТС 2000г. 3. "Сборник задач по физике 7-9кл", В.И.Лукашик, М. Просв.2000г. 4. Учебник "Физика 7 класс", А.В. Перышкин, "Дрофа", М.2003г. Источники информации:
- Атмосфера Земли. Атмосферное давление.
- История открытия атмосферного давления
- Доказательства существования атмосферного давления
- Влияние атмосферного давления на человека, использование в организме человека
- Атмосферное давление- давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность.
- Впервые взвешивание воздуха было произведено Галилеем, до него считалось, что воздух невесом.
- Рассчитайте силу, с которой воздух давит на площадь тетради, раскрытой перед вами. Атмосферное давление нормальное 101300 Па.
- Площадь поверхности тела человека около 15000 см 2 . Рассчитайте силу, с которой воздух давит на человека. Атмосферное давление принять равным 101300 Па.
- В стакан с площадью дна 0, 002 м 2 налили 10 см воды. Вычислите вес воды и давление на дно. Сравните это давление с нормальным атмосферным.
- Мне больше всего удалось…
- Я могу себя похвалить за…
- Я могу похвалить одноклассников за…
- Меня удивило…
- Для меня было открытием то, что…
- На мой взгляд не удалось…, потому что…
- На будущее я учту…
- Если бы атмосфера Земли не вращалась вместе с Землей вокруг ее оси, то на поверхности Земли возникли бы сильнейшие ураганы.
- По подсчетам Паскаля атмосфера Земли весит столько же, сколько весил бы медный шар диаметром 10км - пять квадриллионов (5000000000000000) тонн!
- - на Земле установилась бы температура приблизительно -170 °С, замерзли бы все водные пространства, а суша покрылась бы ледяной корой.
- - наступила бы полная тишина, так как звук в пустоте не распространяется; небо стало бы черным, поскольку окраска небесного свода зависит от воздуха; не стало бы сумерек, зорь, белых ночей.
- - прекратилось бы мерцание звезд, а сами звезды были бы видны не только ночью, но и днем (днем мы их не видим из-за рассеивания частичками воздуха солнечного света).
- - погибли бы животные и растения.
Слайд 2
Презентация на Тему: АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
Слайд 3
Атмосферным давлением называют силу давления воздушного столба на определенную единицу площади поверхности (количество кг на 1 кв. см). Известно, что нормальное давление действует на квадратный сантиметр нашего тела как вес в 1,033 кг. Однако людей давление атмосферного воздуха не беспокоит, так как в тканевых жидкостях растворенные газы воздуха все уравновешивают.
Слайд 4
АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ (греч. atmos - пар) - тяжесть столба воздуха от его верхнего предела до земной поверхности или наземных предметов на данном высотном уровне. Вес 1 л воздуха на уровне Мирового океана около 1,3 г, и его давление достигает 1033 г/см2. На уровне моря у широты 45° при температуре 0°С Атмосферное давление равно весу столбика ртути в 760 мм или 1013 мблр, что принято за нормальное давление земного шара. С увеличением высоты на каждые 10 м атмосферное давление понижается на 1 мм или на 1,3 млбр, что измеряется барометром. Давление зависит от изменения температуры, а значит, от времени суток, от смены тех или других воздушных масс (циклоны понижают, а антициклоны повышают).
Слайд 5
Изменения атмосферного давления в пределах атмосферы:
Слайд 6
Атмосфера - воздушная оболочка Земли / высотой несколько тысяч километров /.
Слайд 7
Лишившись атмосферы Земля стала бы такой же мертвой, как ее спутница Луна, где попеременно царят то испепеляющий зной, то леденящий холод - + 130 С днем и - 150 С ночью.
Слайд 8
По подсчетам Паскаля атмосфера Земли весит столько же, сколько весил бы медный шар диаметром 10км - пять квадриллионов (5000000000000000) тонн!
Слайд 9
История
Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами - вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с более тяжёлым веществом - ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес. Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя трубку Торричелли (первый ртутный барометр) - стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм.
Слайд 10
Изменчивость и влияние на погоду
На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 - 816 мм рт. ст. (внутри смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба). Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается т. н. барометрической формулой. На картах давление показывается с помощью изобар - изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря. Атмосферное давление - очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.
Слайд 11
Стандартное давление
В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление, равное 100 кПа. Атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышележащего столба воздуха с единичным сечением. В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1,01325 бар (1013,25 мбар) или 101 325 Па в Международной системе единиц (СИ). Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой: -∆p=gρ∆z, где: p - давление, g - ускорение свободного падения, ρ - плотность воздуха, ∆z - толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты (∆z>0) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Строго говоря, основное уравнение статики справедливо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха ∆z. Однако на практике оно применимо, когда изменение высоты достаточно мало по отношению к приблизительной толщине атмосферы.
Слайд 12
Слайд 13
Барическая ступень
Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа (гектопаскаль), называется барической (барометрической) ступенью. Барической ступенью удобно пользоваться при решении задач, не требующих высокой точности, например для оценки давления по известной разности высот. Из основного закона статики барическая ступень (h) равна: h=-∆z/∆p=1/gρ [м/гПа]. При температуре воздуха 0 °C и давлении 1000 гПа, барическая ступень равна 8 м/гПа. Следовательно, чтобы давление уменьшилось на 1 гПа, нужно подняться на 8 метров. С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает (в частности, на 0,4 % на каждый градус нагревания), то есть она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, обратная барической ступени, - вертикальный барический градиент, то есть изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре 0 °C и давлении 1000 гПа он равен 12,5 гПа.
Слайд 14
Приведение к уровню моря
Приведение давления к уровню моря производится на всех метеостанциях, посылающих синоптические телеграммы. Чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, на синоптические карты наносится давление, приведённое к единой эталонной отметке - уровню моря. При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа: z2-z1=18400(1+λt)lg(p1/p2). То есть, зная давление и температуру на уровне z2, можно найти давление (p1) на уровне моря (z1=0). Вычисление давления на высоте h по давлению на уровне моря Po и температуре воздуха T:P = Poe-Mgh/RT где Po - давление Па на уровне моря [Па]; M - молярная масса сухого воздуха 0,029 [кг/моль]; g - ускорение свободного падения 9,81 [м/с²]; R- универсальная газовая постоянная 8,31 [Дж/моль К]; T - абсолютная температура воздуха [К], T = t + 273, где t - температура в °C; h - высота [м]. На небольших высотах каждые 12 м подъёма уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт. ст. На больших высотах эта закономерность нарушается
Слайд 15
Барометр
Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Для его определения пользуются специальным прибором - барометром (от греч. барос - тяжесть, вес и метрео - измеряю). Существуют ртутные и безжидкостные барометры.
Слайд 16
Ртутный Анероид
Барометры
Слайд 17
Барометр
Барометр-анероид: 1 - металлическая коробочка; 2 - пружина; 3 - передаточный механизм; 4 - стрелка- указатель; 5 - шкала
Слайд 18
Опыт Торричелли
Величина 760 мм была впервые получена в 1644 г. Эванджелистом Торричелли (1608-1647) и Винченцо Вивиани (1622-1703) - учениками гениального итальянского ученого Галилео Галилея. Э. Торричелли запаял с одного конца длинную стеклянную трубку с делениями, наполнил ртутью и опустил в чашку с ртутью (так был изобретен первый ртутный барометр, который получил название трубки Торричелли). Уровень ртути в трубке понизился, так как часть ртути вылилась в чашку и установилась на уровне 760 миллиметров. Над столбиком ртути образовалась пустота, которая получила название Торричеллиевой пустоты. Э. Торричелли полагал, что давление атмосферы на поверхность ртути в чашке уравновешивается весом столба ртути в трубке. Высота этого столба над уровнем моря - 760 мм рт. ст.
Слайд 19
Слайд 20
Вывод:
Торричелли заметил, что высота столба ртути в трубке меняется, и эти изменения атмосферного давления как-то связаны с погодой. Если прикрепить к трубке с ртутью вертикальную шкалу, то получился простейший барометр.
Слайд 21
ЧТО ПРОИЗОШЛО БЫ НА ЗЕМЛЕ, если бы воздушная атмосфера вдруг исчезла?
Слайд 22
На Земле установилась бы температура приблизительно -170 °С, замерзли бы все водные пространства, а суша покрылась бы ледяной корой. - наступила бы полная тишина, так как звук в пустоте не распространяется; небо стало бы черным, поскольку окраска небесного свода зависит от воздуха; не стало бы сумерек, зорь, белых ночей. - прекратилось бы мерцание звезд, а сами звезды были бы видны не только ночью, но и днем (днем мы их не видим из-за рассеивания частичками воздуха солнечного света). - погибли бы животные и растения. ... некоторые планеты солнечной системы тоже имеют атмосферы, однако их давление не позволяет человеку находиться там без скафандра. На Венере, например, атмосферное давление около 100 атм, на Марсе – около 0,006 атм. из-за давления атмосферы на каждый квадратный сантиметр нашего тела действует сила 10 Н.