Здравствуйте, уважаемые любители технического творчества! Мы уже с вами касались темы атмосферного давления в статье про устройство барометра и даже изготавливали простой жидкостный барометр и барометр из шишки. Но все эти опыты не давали нам почувствовать эту силу. Человек настолько приспособлен жить в условиях, когда атмосфера земли давит на тело, что мы этого давления не замечаем.
С помощью простого, но наглядного опыта мы сможем понять, насколько сильно атмосфера воздействует на тела на земле, а заодно и коснемся темы теплового расширения газов.
Немного теории
Итак, что мы знаем. Мы знаем, что атмосфера нашей планеты состоит из газов, которые, конечно же, имеют вес. Вес этих газов давит на все тела на нашей планете, и это давление эквивалентно водяному столбу примерно в 10 метров. Довольно много! Но почему же тогда эта сила не раздавливает предметы, скажем, пустую банку? Ну, во-первых, этому препятствует само тело в силу прочности своей конструкции или материала, из которого оно состоит. А во-вторых, на тело (допустим, все ту же пустую банку) изнутри также действует давление, которое уравновешивает воздействие атмосферного. А вот если из банки убрать все содержимое и даже газ, который в ней находится, то тогда на стенки банки атмосферное давление будет воздействовать со всей силой, не встречая сопротивления. Газ из сосуда можно откачать вакуумным насосом. Но, подозреваю, что сей девайс не у многих найдется. Нет его и у меня. Поэтому поступим по-другому.
Мы также знаем, что тела при повышении температуры расширяются, а при охлаждении – сжимаются. Это характерно и для твердых тел, и для жидкостей, и для газов, в том числе и для газа, который находится в сосуде. Мы нагреем сосуд, газ в нем расширится, затем закроем сосуд и охладим газ в нем. Объем газа уменьшится, давление внутри сосуда упадет, и на сосуд будет действовать атмосферное давление, противодействовать которому давление внутри сосуда будет намного меньше.
Ставим эксперимент
Для опыта нам понадобятся:
- Сосуд. Для этого опыта прекрасно подойдет пустая банка из-под газировки.
- Какая-нибудь миска с водой.
- Источник тепла, например, свеча.
Берем банку и наливаем туда немного воды.
Ставим банку на огонь и ждем, пока вода не начнет закипать. Для чего нужна вода, спросите вы? Вода начнет закипать и переходить в газообразную форму, занимая объем банки. При охлаждении водяной пар конденсируется, т.е. снова перейдет в жидкую форму, тем самым резко понизив давление в сосуде. Можно и не использовать воду, а нагревать только воздух в банке. Но в этом случае опыт будет не столь эффектным.
После того, как вода закипит, снимем банку с огня и, перевернув ее, резко опустим в сосуд с холодной водой.
Давление в банке упадет, и сила атмосферного давления сплющит банку с характерным хлопком. Это так называемый «эффект имплозии» — взрыв вовнутрь. В отличие от обычного взрыва (эксплозии), когда взрыв распространяется вовне, при имплозии взрыв происходит внутрь.
Конечно, это лучше наблюдать на видео на нашем канале youtube. Ну а еще лучше – это проделать опыт самому и ощутить силу атмосферного давления на практике!
Как еще увидеть силу атмосферного давления
Кстати, увидеть, насколько меняется объем внутри банки в результате этого опыта можно, если взять стеклянный сосуд, налить в него горячую воду, а потом резко перевернуть и погрузить в холодную воду. Стеклянный сосуд прочнее банки из-под газировки, поэтому атмосферное давление не раздавит его, но заполнит водой настолько, насколько уменьшился объем в сосуде.
Эффект воздействия атмосферного давления, который мы наблюдали в эксперименте, довольно широко используется. Его можно встретить при вакуумной упаковке продуктов, в оздоровительной медицине, при перекачивании жидкостей и т.д. Да вы и сами, наверняка сталкивались с этим эффектом, когда клали в холодильник полупустую пластиковую бутылку с водой: воздух в бутылке в холодильнике охлаждался, давление падало и сила атмосферного давления сдавливала бутылку. И даже больше! С помощью данного эффекта мы дышим! При вдохе мышцы расширяют грудную клетку, ее объем увеличивается, а давление уменьшается. Чтобы уравновесить давление внутри и снаружи легких, атмосферное давление вталкивает в легкие порцию воздуха. При выдохе грудная клетка сжимается, давление в ней возрастает по сравнению с атмосферным, и газ выходит из легких.
Удачных вам опытов и экспериментов в домашних условиях! Присоединяйтесь к нам в социальных сетях ВКонтакте, Twitter или Facebook.
Добавить комментарий