Может ли на луне работать барометр анероид обоснуйте кратко

Обновлено: 04.07.2024

Чему равны сутки на Луне, как видна Земля для космонавта на Луне и существуют ли области на Луне, где Земля восходит и заходит?

Может ли участник общества с ограниченной ответственностью быть исключен из общества? может только участник, не полностью

помогите решить задачу по физике за 7 класс 1) Мльчик весом 500 Н держит тело весом 50 Н. С какой силой он давит на Землю? 2) Определите вес тела массой кг на экваторе и полюсе? 3) На тело массой 1 кг .

Есть ли на луне моря? есть ли на луне горы? растут ли на луне леса? можно ли на луне измерить атмосферное давление? можно ли на

На прошлом уроке мы рассмотрели способ измерения атмосферного давления с помощью известного опыта Торричелли, впоследствии которого широко распространилось использование ртутного барометра (стеклянная трубка и чаша с ртутью из опыта Торричелли с прикрепленной к ним шкалой).

Но, как мы знаем, ртуть не самое безопасное вещество. Отравление парами ртути вызывают крайне неприятные симптомы: головная боль, тошнота, рвота, озноб и другие. В том числе и поэтому были изобретены другие более безопасные приборы для измерения атмосферного давления. Сейчас мы познакомимся с самым популярным из них.

Барометр-анероид

Что же такое барометр-анероид? Вид современного анероида предоставлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Внешний вид современного барометра-анероида.

Анероид был изобретен французским инженером Люсьеном Види в 1884 году.

Рассмотрим строение данного прибора (рисунок 3) и его внутренние составляющие (рисунок 4).

Рисунок 3. Внешний вид барометра-анероида. Рисунок 4. Внутреннее устройство барометра-анероида.

Основную часть анероида составляет металлический корпус 1 с гофрированной (ребристой\волнистой) поверхностью. Из данного корпуса откачан воздух, внутри создается сильное разрежение. Мы помним, что на корпус действует атмосферное давление, чтобы оно его не раздавило, крышку корпуса оттягивает наверх пружина 2.

Когда атмосферное давление увеличивается, то пружина растягивается, так как крышку продавливает вниз. К пружине с помощью особого передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указатель 4, которая передвигается влево или право в зависимости от изменения атмосферного давления. Как вы уже догадались, под стрелкой осталось разместить шкалу. Шкалу градуируют по эталону – по показаниям ртутного барометра.

На рисунке 3 стрелка анероида показывает на число 725, что означает, что атмосферное давление равно 725 мм рт. ст. То есть, в данный момент в ртутном барометре высота ртутного столба также составляет 725 мм рт. ст.

Преимущества и применение

Барометры-анероиды менее надежды в своих показаниях чем ртутные, так как мембраны и пружины со временем изнашиваются, но получили широкое применение в жизни. Они обладают рядом преимуществ: они более безопасны, удобны в использовании и компактны (вспомните высоту трубки с ртутью высотой 1 метр).

Рисунок 5. Анероид со шкалой погоды.

При этом анероиды обладают высокой чувствительностью: незначительное изменение высоты (2-3 метра) заставляет стрелку двигаться, то есть барометр-анероид улавливает даже незначительное изменение атмосферного давления. Если же подняться с анероидом в горы, то можно заметить, что каждые 12 метров подъема будут ознаменовываться уменьшением атмосферного давления на 1 мм рт. ст.

Мы уже знаем, что атмосферное давление с высотой уменьшается, поэтому анероиды имеют и второе применение – в качестве высотометров. Шкала некоторых анероидов проградуирована в метрах или километрах над уровнем моря. Такие приборы называются альтиметрами или барометрами-высотометрами.

Одним из важных приборов, использующихся при предсказании погоды, является барометр. Изначально был изобретён ртутный барометр, однако ртуть — это небезопасное вещество, и в ртутном барометре количество его достаточно велико. Поэтому в современной практике используется барометр-анероид. Кратко поговорим о том, что измеряет барометр-анероид и каков его принцип действия.

Атмосферное давление и его измерение

Температурные условия на Земле таковы, что некоторые вещества находятся в газообразном состоянии и образуют атмосферную оболочку планеты. Земного притяжения достаточно, чтобы удерживать её от рассеивания в космическом пространстве, в отличие, скажем, от Луны. Кроме того, верхние слои атмосферы давят на нижние, это и является причиной появления атмосферного давления.

Впервые атмосферное давление было измерено Э. Торричелли в XVII в. Для этого была взята запаянная с одного конца стеклянная трубка, наполненная ртутью. Если опустить открытый конец трубки в чашку с ртутью, подняв запаянный конец вверх, ртуть в трубке опустится приблизительно до высоты 760 мм. В запаянном конце трубки над ртутью при этом появится пустота, названная торричеллиевой.

Рис. 1. Торричеллиева пустота

Из курса физики 7 класса известно, что ртуть в трубке имеет такую высоту, чтобы уравновешивать давление воздуха, следовательно, давление можно выражать в единицах высоты ртутного столба и измерять с помощью обычной линейки. Такой прибор, состоящий из трубки с ртутью и линейки, называется ртутным барометром.

Ртуть можно заменить любой другой жидкостью, в том числе водой. Однако вода в 13,5 раз легче ртути, а значит, и столб её в трубке будет во столько же раз выше и составит около 10 м. Измерять высоту такого столба неудобно, но такие барометры также существуют.

Рис. 2. Водяной барометр

Барометр-анероид

Ртутный барометр является простым и точным прибором для измерения атмосферного давления, но ртуть — ядовитое вещество, имеющее свойство медленно испаряться (и пары ртути также ядовиты).

Поэтому изобрели барометр, в котором не использовалась ртуть для измерения (анероид, то есть безжидкостный). Главная часть устройства барометра-анероида — это запаянная металлическая гофрированная коробочка, из которой выкачан воздух. Под действием атмосферного давление коробочка немного сжимается, и тем сильнее, чем выше давление. Если давление ослабевает, гофрированная часть коробочки немного распрямляется. Таким образом, толщина такой коробочки будет всегда пропорциональна величине давления, действующей снаружи.

К коробочке припаяна тяга, которая через специальный рычажный механизм передаётся на стрелку, шкала которой может быть проградуирована любым удобным образом — хоть в миллиметрах ртутного столба, хоть в стандартных единицах СИ — паскалях.

Рис. 3. Устройство барометра-анероида.

Как правило, в таких барометрах в рычажном механизме имеется специальный настроечный винт, позволяющий менять положение стрелки. Изменение толщины коробочки очень невелико, и при промышленном производстве выдерживать требуемую точность изготовления слишком накладно. Поэтому коробочка изготавливается с некоторым допуском, а точное выставление значения атмосферного давления производится с помощью настроечного винта по эталонному барометру.

Что мы узнали?

Барометр-анероид — это прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления и не содержащий внутри жидкости. Его основой является гофрированная коробочка, изменение толщины которой с помощью рычажного механизма передаётся на стрелку.

На этой странице представлены решения задач по параграфам: Вес воздуха. Атмосферное давление. Почему существует воздушная оболочка Земли. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли. Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах.
Заодно некоторые узнают, какую тему по физике они сейчас изучают))

Так нет ли здесь нужной вам задачи?
Обязательно найдется!

1. Как для объяснения явлений, изображенных на рисунках, используется закон Паскаля?

Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода.
При подъеме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство.
В это пространство под давлением наружного воздуха устремляется вслед за поршнем вода.

Если из сосуда откачать воздух, и открыть кран, то вода из чаши, поднимаясь вверх, фонтаном брызнет внутрь сосуда.
Атмосферное давление стало больше давления разреженного воздуха в сосуде.
Под действием разности давлений вода стала перемещаться в сторону более низкого давления.

2. Какое физическое явление мы используем, набирая чернила в автоматическую ручку или в пипетку?

Здесь используется закон Паскаля.

а) При наборе чернил в авторучку мы поднимаем поршень, создавая под ним разреженное пространство.
Высокое атмосферное давленияе, действуя на поверхность чернил, передается во все точки жидкости и заставляет ее перемещаться внутрь авторучки, т.е. в область пониженного давления.

б) При наборе жидкости в пипетку мы, сжимая резину пипетки, выдавливаем из нее воздух.
Затем опускаем конец пипетки в жидкость и разжимаем резиновый колпачок.
Внутри резинового колпачка возникло разреженное пространство.
Атмосферный воздух, действуя на поверхность жидкости, передается без изменения по всем направлениям жидкости и вынуждает ее перемещаться в сторону меньшего давления, т.е. в пипетку.

3. Предполагают, что Луна когда-то была окружена атмосферой, но постепенно потеряла ее. Чем это можно объяснить?

Масса Луны много меньше, чем масса Земли, поэтому и сила притяжения на Луне меньше, чем на Земле.
Молекулы газов атмосферы удерживаются вокруг ппланеты силой тяготения.
Очевидно, молекулам атмосферы Луны, находящимся в непрерывном хаотическом движении и обладающих большими скоростями движения, было достаточно легко преодолеть лунное притяжение и покинуть атмосферу.

4. Чтобы вдохнуть воздух, человек при помощи мышц расширяет грудную клетку. Почему воздух входит при этом в легкие? Как ряла ее. Чем это можно объяснить? Как происходит выдох?

При вдохе человек при помощи мышц расширяет грудную клетку, увеличивая ее объем. Воздух в легких становится разреженным и давление воздуха в легких уменьшается. Атмосферное давление становится больше легочного давления, и атмосферный воздух сам входит в легкие.

При выдохе человек при помощи мышц уменьшает объем грудной клетки, тем самым сжимая воздух в легких. Давление воздуха в легких повышается и становится выше атмосферного давления. В результате разности давлений воздух из легких переходит в атмосферу.грудную клетку.

5. На рисунке 121 изображен водяной барометр, созданный Паскалем в 1646 г. Какой высоты был столб воды в этом барометре при атмосферном давлении, равном 760 мм рт.ст.?

6. В 1654 г. Отто Герике в г.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.
Вычислите силу, сжимающею полушария, если считать, что она действует на площадь, равную 2800 см 2 , а атмосферное давление равно 760 мм рт. ст.

7. Из трубки длиной 1 м, запаянной с одного конца и с краном на другом конце, выкачали воздух. Поместив конец с краном в ртуть, открыли кран. Заполнит ли ртуть всю трубку? Если вместо ртути взять воду, заполнит ли она всю трубку?

Если взять ртуть, то она поднимется в трубке примерно на высоту 760 мм (смотря чему равно атмосферное давление в данный момент времени).

Если взять воду, то она заполнит всю трубку полностью.
Плотность воды много меньше плотности ртути.
Для уравновешивания атмосферного давления требуется столб воды высотой примерно 10 метров.

8. Выразите в гектопаскалях давление, равное: 740 мм рт.ст.; 780 мм рт.ст.

1 мм рт.ст. = 133,3 Па

740 мм рт.ст. = 133,3 Па х 740 = 98642 Па = 986 гПа
780 мм рт.ст. = 133,3 Па х 780 = 103974 Па = 1040 гПа

9. Рассмотрите рисунок. Ответьте на вопросы:

а) Почему для уравновешивания давления атмосферы, высота которой достигает десятков тысяч километров, достаточно столба ртути высотой около 760 мм?

Формула давления, оказываемого столбом жидкости или газа: р = gρh, откуда h = р / gρ
Здесь давление обратно пропорционально высоте столба.
Плотность ртути много больше плотности воздуха при нормальных условиях.
Поэтому для уравновешивания столба атмосферного воздуха огромной высоты требуется всего примерно 760 мм ртутного столба.

б) Сила атмосферного давления действует на ртуть, находящуюся в чашечке, сверху вниз. Почему же атмосферное давление удерживает столб ртути в трубке?

Здесь действует закон Паскаля .
Внешнее давление атмосферы на поверхность ртути в чашке передается без изменения и по всем направлениям в любую точку ртути.
А воздух из верхней верхней части трубки откачали, и давления воздуха там практически нет.
Разность давлений "загоняет" ртуть в трубку.

в) Как повлияло бы наличие воздуха в трубке над ртутью на показания ртутного барометра?

При давлении воздуха внутри трубки, равного атмосферному давлению, показания барометра будут нулевыми.
При давлении меньше атмосферного высота столба ртути будет меньше 760 мм.

г) Изменятся ли показания барометра, если:
а) трубку наклонить?
б) опустить трубку глубже в чашку со ртутью?

а)

б) Показания не изменятся.

10. Рассмотрите рисунок (барометр-анероид) и ответьте на вопросы:

а) Как называется изображенный на рисунке прибор?

б) В каких единицах проградуированы его внешняя и внутренняя шкалы?

Для синего учебника:

Внешняя (верхняя) шкала показывает давление в гПа.
Внутренняя (нижняя) шкала показывает давление в мм рт.ст.

Для белого учебника:

Внешняя (верхняя) шкала показывает давление в мм рт.ст.
Внутренняя (нижняя) шкала показывает давление в гПа.

в) Вычислите цену деления каждой шкалы.

Для синего учебника:

Для верхней шкалы: Ц.Д. = (1030 гПа - 1020 гПа) : 10 = 1 гПа
Для нижней шкалы: Ц.Д. = (780 мм рт.с. - 760 мм рт.ст.) : 10 = 2 мм рт.ст.

Для белого учебника:

Для верхней шкалы: Ц.Д. = (780 мм рт.с. - 770 мм рт.ст.) : 10 = 1 мм рт.ст.
Для нижней шкалы: Ц.Д. = (1030 гПа - 1020 гПа) : 10 = 1 гПа

11. Почему воздушный шарик, наполненный водородом, при подъеме над землей увеличивается в объеме?

С увеличением высоты подъема атмосферное давление уменьшается из-за уменьшения высоты воздушного столба, а также плотности воздуха.
А давление внутри шарика остается прежним.
Газы внутри шарика давят на резиновые стенки шарика сильнее, чем атмосферное давление.
В результате резина растягивается, и шарик увеличивается в объеме.

12. У подножия горы барометр показывает 760 мм рт. ст., а на вершине 722 мм рт. ст. Какова высота горы?

13. Выразите нормальное атмосферное давление в гектопаскалях.

Нормальное атмосферное давление: 760 мм рт.ст. = 101 300 Па = 1013 гПа

14. При массе 60 кг и росте 1,6 м площадь поверхности тела человека равна ≈ 1,6 м 2 . Рассчитайте силу, с которой атмосфера давит на человека (при нормальном атмосферном давлении). Как можно объяснить, что человек выдерживает такую большую силу и не ощущает ее действия?

Ответ: F = 162,08 кН
Человек не ощущает действия такой силы, т. к. внешнее атмосферное давление уравновешивается внутренним давлением в теле человека.

Читайте также: