Du concept même de "pression atmosphérique", il s'ensuit que l'air doit avoir un poids, sinon il ne pourrait pas exercer de pression sur quoi que ce soit. Mais on ne s'en aperçoit pas, il nous semble que l'air est en apesanteur. Avant de parler de pression atmosphérique, vous devez prouver que l'air a un poids, vous devez en quelque sorte le peser. Comment faire? Nous examinerons en détail le poids de l'air et la pression atmosphérique dans l'article, en les étudiant à l'aide d'expériences.
Expérience
Nous allons peser l'air dans un récipient en verre. Il entre dans le récipient par un tube en caoutchouc dans le col. La valve ferme le tuyau afin que l'air n'y pénètre pas. Nous enlevons l'air du récipient à l'aide d'une pompe à vide. Fait intéressant, au fur et à mesure que le pompage progresse, le son de la pompe change. Moins il reste d'air dans le ballon, plus la pompe fonctionne silencieusement. Plus nous pompons l'air longtemps, plus la pression dans le récipient diminue.
Lorsque tout l'air est évacué,fermez le robinet, pincez le tuyau pour bloquer l'arrivée d'air. Peser le flacon sans air, puis ouvrir le robinet. L'air entrera avec un sifflement caractéristique, et son poids s'ajoutera au poids du ballon.
Placez d'abord un récipient vide avec un robinet fermé sur la balance. Il y a un vide à l'intérieur du conteneur, pesons-le. Ouvrons le robinet, l'air entrera à l'intérieur, et pesons à nouveau le contenu du flacon. La différence entre le poids du flacon rempli et vide sera la masse d'air. C'est simple.
Poids de l'air et pression atmosphérique
Passons maintenant à la résolution du problème suivant. Pour calculer la densité de l'air, vous devez diviser sa masse par son volume. Le volume du flacon est connu car il est marqué sur le côté du flacon. ρ=mair /V. Je dois dire que pour obtenir le soi-disant vide poussé, c'est-à-dire l'absence totale d'air dans la cuve, il faut beaucoup de temps. Si la flasque fait 1,2L, c'est environ une demi-heure.
Nous avons découvert que l'air a une masse. La terre l'attire, et donc la force de gravité agit sur elle. L'air pousse sur le sol avec une force égale au poids de l'air. La pression atmosphérique existe donc. Il se manifeste dans diverses expériences. Faisons-en un.
Expérience de la seringue
Prenez une seringue vide à laquelle est attaché un tube flexible. Abaissez le piston de la seringue et plongez le tuyau dans un récipient d'eau. Tirez le piston vers le haut et l'eau commencera à monter à travers le tube, remplissant la seringue. Pourquoi l'eau, qui est tirée vers le bas par gravité, monte-t-elle toujours derrière le piston ?
Dans le vaisseau, il est affecté de haut en basPression atmosphérique. Notons-le Patm. Selon la loi de Pascal, la pression exercée par l'atmosphère à la surface d'un liquide se transmet inchangée. Il se propage à tous les points, ce qui signifie qu'il existe également une pression atmosphérique à l'intérieur du tube et qu'il existe un vide (espace sans air) dans la seringue au-dessus de la couche d'eau, c'est-à-dire P \u003d 0. Il s'avère donc que la pression atmosphérique appuie sur l'eau par le bas, mais il n'y a pas de pression au-dessus du piston, car il y a du vide là-bas. En raison de la différence de pression, l'eau pénètre dans la seringue.
Expérience avec le mercure
Poids de l'air et pression barométrique: quelle est leur taille ? C'est peut-être quelque chose qui peut être négligé? Après tout, un mètre cube de fer a une masse de 7600 kg et un mètre cube d'air - seulement 1,3 kg. Pour comprendre, modifions l'expérience que nous venons de mener. Au lieu d'une seringue, prenez un flacon fermé par un bouchon avec un tube. Connectez le tube à la pompe et commencez à pomper de l'air.
Contrairement à l'expérience précédente, nous créons une dépression non pas sous le piston, mais dans tout le volume de la bouteille. Éteignez la pompe et en même temps abaissez le tube de la bouteille dans un récipient d'eau. Nous verrons comment l'eau a rempli la bouteille à travers le tube en quelques secondes avec un son caractéristique. La grande vitesse avec laquelle elle "éclate" dans la bouteille indique que la pression atmosphérique est une valeur assez élevée. L'expérience le prouve.
Pour la première fois mesuré la pression atmosphérique, le poids de l'air scientifique italien Torricelli. Il a eu une telle expérience. J'ai pris un tube de verre d'un peu plus de 1 m de long, scellé à une extrémité. Je l'ai rempli de mercure à ras bord. AprèsPuis il prit un récipient contenant du mercure, pinça son extrémité ouverte avec son doigt, retourna le tube et le plongea dans un récipient. S'il n'y avait pas de pression atmosphérique, tout le mercure se serait déversé, mais cela ne s'est pas produit. Il s'est déversé partiellement, le niveau de mercure s'est stabilisé à une hauteur de 760 mm.
C'est arrivé parce que l'atmosphère a appuyé sur le mercure dans le récipient. C'est pour cette raison que dans nos expériences précédentes, l'eau était entraînée dans le tube, c'est pourquoi l'eau suivait la seringue. Mais dans ces deux expériences, nous avons pris de l'eau dont la densité est faible. Le mercure a une densité élevée, donc la pression atmosphérique a pu élever le mercure, mais pas au sommet, mais seulement de 760 mm.
Selon la loi de Pascal, la pression exercée sur le mercure est transmise à tous ses points sans changement. Cela signifie qu'il y a aussi une pression atmosphérique à l'intérieur du tube. Mais d'autre part, cette pression est équilibrée par la pression de la colonne de liquide. Notons h la hauteur de la colonne de mercure. On peut dire que la pression atmosphérique agit de bas en haut et que la pression hydrostatique agit de haut en bas. Les 240 mm restants sont vides. Soit dit en passant, ce vide est aussi appelé le vide de Torricelli.
Formule et calculs
La pression atmosphérique Patm est égale à la pression hydrostatique et est calculée par la formule ρptgh. ρrt=13600 kg/m3. g=9,8 N/kg. h=0,76 m. Patm=101,3 kPa. C'est une somme assez importante. Une feuille de papier posée sur une table produit une pression de 1 Pa, et la pression atmosphérique est de 100 000 pascals. Il s'avère que vous devez mettre100 000 feuilles de papier superposées pour produire une telle pression. Curieux, n'est-ce pas ? La pression atmosphérique et le poids de l'air sont très élevés, de sorte que l'eau a été poussée dans la bouteille avec une telle force pendant l'expérience.
