О том, что Земля покрыта воздушной оболочкой под названием атмосфера, вы узнали на уроках географии, давайте же вспомним, что вам известно об атмосфере из курса географии? Она состоит из газов. Они полностью заполняют предоставленный им объём.
В озникает вопрос: почему молекулы воздуха в атмосфере, двигаясь непрерывно и беспорядочно, не улетают в мировое пространство? Что удерживает их у поверхности Земли? Какая сила? Удерживает сила тяжести! Значит, у атмосферы есть масса и вес?
А почему атмосфера “не оседает” на поверхность Земли? Потому что между молекулами воздуха есть силы не только притяжения, но и отталкивания. К тому же, чтобы покинуть Землю, они должны обладать скоростью не меньше 11,2 км/с, это вторая космическая скорость. Большинство молекул имеют скорость меньше 11,2 км/с.
Опыт 1. Возьмём два резиновых шарика. Один надутый, другой нет. Что в надутом шарике? Положим на весы оба шарика. На одну чашу надутый шарик, на другую сдутый. Что мы видим? (Надутый шарик тяжелее).
Мы выяснили, что на воздух, как и на всякое тело, находящиеся на Земле, действует сила тяжести, обладает массой, и, следовательно, обладает весом.
Ребята, вытяните руки вперед ладонями вверх. Что вы чувствуете? Вам тяжело? А ведь на ваши ладони давит воздух, причем, масса этого воздуха равна массе КАМАЗа, груженого кирпичом. То есть около 10 тонн! Ученые подсчитали, что столб воздуха давит на площадь 1 см2 с такой силой, как гиря в 1 кг 33 г.
Масса воздуха в 1м³ воздуха: на уровне моря – 1 кг 293г; на высоте 12 км – 310 г; на высоте 40 км – 4г.
Почему же мы не ощущаем этого веса?
Как передаётся давление, производимое на нижний воздушный слой верхним слоем? Каждый слой атмосферы испытывает давление со стороны всех верхних слоёв, а, следовательно, земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорят, испытывают атмосферное давление, и, согласно закону Паскаля, это давление передаётся одинаково по всем направлениям.
Из какого вещества состоит атмосфера? Из воздуха? А он что собой представляет? Воздух- смесь газов: 78% - азот, 21%- кислород, 1%- другие газы (углерод, водяной пар, аргон, водород…). О том, что воздух имеет вес, мы часто забываем. Между тем, плотность воздуха у поверхности Земли при 0°С составляет 1,29 кг/м3. То, что воздух действительно имеет вес, было доказано Галилеем. А ученик Галилея Эванджелиста Торричелли предположил и смог доказать, что воздух оказывает давление на все тела, находящиеся на поверхности Земли. Это давление называется атмосферным давлением.
Атмосферное давление – давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся на ней предметы.
Это современные теоретические знания, а как об атмосферном давлении узнавали на практике?
Предположения о существовании атмосферного давления возникли в 17 веке.
Большую известность по его изучению получили опыты немецкого физика и бургомистра г. Магдебурга Отто фон Герике. Откачивая как-то воздух из тонкостенного металлического шара, Герике вдруг увидел, как этот шар сплющился. Размышляя над причиной аварии, он понял, что расплющивание шара произошло под действием давления окружающего воздуха.
Для доказательства существования атмосферного давления он задумал и провёл такой опыт.
8 мая 1654 года в германском городе Регенсбург при весьма торжественной обстановке собралось много знати во главе с императором Фердинандом III. Все они стали свидетелями поразительного зрелища: 16 лошадей изо всех сил старались разнять 2 приложенных медных полушария, имевших диаметры около метра. Что связывало их? Ничто! – воздух. Однако 8 лошадей тянувших в одну сторону и 8 в другую не могли разнять полушария. Так бургомистр г. Магдебурга Отто фон Герике показал всем, что воздух, вовсе не ничто и что он давит со значительной силой на все тела. (2 помощника)
Кстати “Магдебургские полушария” есть у всех людей – это головки бедренных костей, которые удерживаются в тазовом суставе атмосферным давлением.
Сейчас мы с вами повторим опыт с Магдебургскими полушариями и раскроем его секрет.
Опыт 2. Возьмём два стакана. Поставим зажженный огарок свечи в один из стаканов. Вырежем из нескольких слоёв газетной бумаги кольцо диаметром немного больше, чем внешний край стакана. Смочив бумагу водой, положим на верхний край первого стакана. Осторожно ( медленно) поставим на эту прокладку перевёрнутый второй стакан и прижмём его к бумаге. Свеча вскоре потухнет. Теперь, взявшись рукой за верхний стакан, поднимем его. Мы увидим, что нижний стакан как бы прилип к верхнему и поднялся вместе с ним. Почему это произошло? Огонь нагрел воздух, содержащийся в нижнем стакане, а, как мы уже знаем, нагретый воздух расширяется и становится легче, поэтому часть его вышла из стакана. Значит, когда оба стакана были плотно придавлены один к другому, в них было меньше воздуха, чем до начала опыта. Свеча потухла, как только был израсходован весь содержащийся в стаканах кислород. После того как оставшиеся внутри стакана газы остыли, там возникло разряжённое пространство, а атмосферное давление снаружи осталось неизменным, поэтому оно плотно придавило стаканы один к другому, и когда мы подняли верхний из них, то и нижний поднялся вместе с ним. Мы видим, что давление атмосферы - большое.
