ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΠΙΕΣΗ

ΝΑΣΤΑΚΟΥ ΜΑΡΙΑ - ΓΕΩΛΟΓΟΣ 3ο ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΣΠΑΡΤΗΣ

ΦΥΣΙΚΗ Β΄ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ


Τοποθετώντας προσεχτικά βεντούζα στο πλακάκι έτσι ώστε να αφαιρεθεί ο αέρας που υπάρχει κάτω από αυτή η βεντούζα παραμένει κολλημένη στο τοίχο

ΠΑΡΑΤΗΡΩΝΤΑΣ …ΓΥΡΩ ΜΑΣ

Όταν πίνεις πορτοκαλάδα η τραβάς τον αέρα στο κουτί παρατηρείς ότι το κουτί τσαλακώνεται. Το ίδιο συμβαίνει και όταν αφαιρεθεί ο αέρας από το άδειο τενεκεδένιο κουτί.

Μήπως ο αέρας ασκεί πίεση στο κουτί και το τσαλακώνει ή στη βεντούζα και τη κρατάει κολλημένη στο τοίχο.

ΥΠΟΘΕΣΗ

ΑΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΤΟΥΜΕ…


Στο πραγματικό εργαστήριο

Τραβούμε τη σύριγγα προς τα πάνω και η σύριγγα γεμίζει αέρα. Κλείνουμε το ανοιχτό άκρο με το πώμα ώστε ο αέρας να μην μπορεί να βγεί ούτε να μπεί.

Αν στο έμβολο τοποθετήσουμε ένα βαράκι παρατηρούμε ότι το έμβολο κατεβαίνει αλλά όχι μέχρι κάτω.

Αν τοποθετήσουμε και δεύτερο βαράκι παρατηρούμε ότι το έμβολο κατεβαίνει ακόμη λίγο αλλά δεν φτάνει μέχρι κάτω.

Μήπως ο αέρας μέσα στη σύριγγα εμποδίζει το έμβολο να κατέβει.

ΥΠΟΘΕΤΟΥΜΕ

Ασκεί πίεση ο αέρας;

Όταν δεν υπάρχει βαράκι στο έμβολο επειδή στο εσωτερικό της σύριγγας υπάρχει αέρας, το έμβολο ισορροπεί σε μια θέση όπου η εξωτερική πίεση και η εσωτερική πίεση να είναι ίσες.


Τα μόρια των αερίων είναι ελάχιστα συνδεδεμένα μεταξύ τους ενώ ανάμεσα τους υπάρχουν μεγάλες αποστάσεις και ελευθερία κινήσεων.

Καταλαμβάνουν όλο το χώρο και κινούνται προς κάθε κατεύθυνση. Κατά την άτακτη κίνησή τους συγκρούονται με τα τοιχώματα αναπηδούν και συνεχίζουν προς όλες τις κατευθύνσεις σαν ελαστικές μπαλίτσες. Έτσι το τοίχωμα δέχεται διαρκώς δυνάμεις από τα μόρια του αερίου (εσωτερική πίεση) Επίσης τα μόρια που είναι έξω από τη σύριγγα συγκρούονται με την εξωτερική επιφάνεια σύριγγας-εμβόλου προκαλώντας εξωτερική πίεση

Τι είναι η πίεση του αέρα ; Πού

οφείλεται;

ΣΥΝΕΧΙΖΟΥΜΕ…ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΑ

video

… η θερμοκρασία του αερίου είναι σταθερή , η πίεση αυξάνεται αν ελαττωθεί ο όγκος του αερίου (δηλαδή αν μειωθεί ο όγκος του δοχείου) και ελαττώνεται αν αυξηθεί.

Ο διαθέσιμος χώρος για το αέριο λιγοστεύει οπότε τα μόριά του αναγκάζονται να κινούνται σε μικρότερο χώρο, φτάνουν πιο γρήγορα στα τοιχώματα και στο έμβολο και οι συγκρούσεις με αυτά γίνονται πιο συχνές. Τότε όμως η δύναμη που ασκείται από το αέριο συνολικά στο τοίχωμα και στο έμβολο αυξάνεται.


ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ

ΟΤΑΝ…

Τα αέρια ασκούν πίεση στα τοιχώματα του δοχείου που τα περιέχει η οποία αυξάνεται όταν μειωθεί ο όγκος τους.ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ…

video


Η γη περιβάλλεται από ένα μείγμα αερίων που ονομάζεται ατμοσφαιρικός αέρας . Όπως το βάρος μιας στήλης υγρού δημιουργεί υδροστατική πίεση έτσι και το βάρος μιας στήλης ατμοσφαιρικού αέρα δημιουργεί την ατμοσφαιρική πίεση.

Η ατμοσφαιρική πίεση είναι ανάλογη της βαρύτητας

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ…

Η ατμοσφαιρική πίεση οφείλεται στη βαρύτητα.

ΠΙΕΣΗ ΠΟΥ ΑΣΚΕΙ Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

ΠΟΥ ΟΦΕΙΛΕΤΑΙ Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΠΙΕΣΗ


Η ατμοσφαιρική πίεση εξαρτάται από το ύψος στο οποίο βρισκόμαστε.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ…

Ο αέρας που βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια της γης συμπιέζεται από τη μάζα του αέρα που βρίσκεται ψηλότερα και γι αυτό το λόγο η ατμοσφαιρική πίεση είναι πιο μεγάλη στην επιφάνεια της θάλασσας παρά στη κορυφή ενός γειτονικού βουνού.

Η ατμόσφαιρα στα χαμηλά ύψη είναι πυκνή ενώ καθώς αυξάνεται το ύψος αραιώνει και σταδιακά εξαφανίζεται. Όσο λοιπόν αυξάνεται το ύψος από την επιφάνεια της θάλασσας τόσο η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται.

… ο Όττο φον Γκέρικε δήμαρχος του Μαγδεμβούργου της Γερμανίας πραγματοποιώντας ένα από τα φημισμένα πειράματα του κόσμου : Τοποθέτησε δύο κοίλα ημισφαίρια από χαλκό έτσι ώστε να σχηματίζουν σφαίρα διαμέτρου 0,5 m Με τη βοήθεια ενός δερμάτινου δακτυλίου ποτισμένου με λάδι και κερί έκανε την ένωσή τους αεροστεγή. Με μια αντλία κενού αφαίρεσε τον αέρα από τη σφαίρα. Στη συνέχεια δύο ομάδες των 8 αλόγων η καθεμιά δεν μπόρεσαν να αποχωρίσουν τα δύο ημισφαίρια. Αυτό οφειλόταν στη τεράστια δύναμη που εξασκείται στην εξωτερική επιφάνεια των ημισφαιρίων εξ αιτίας της ατμοσφαιρικής πίεσης ενώ στο εσωτερικό η πίεση ήταν πολύ μικρή αφού ο αέρας είχε αφαιρεθεί


ΠΡΩΤΟΣ ΑΠΕΔΕΙΞΕ ΤΗΝ ΥΠΑΡΞΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ…


ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Την ατμοσφαιρική πίεση τη μετράμε με τα βαρόμετρα.

Στα υδραργυρικά βαρόμετρα που είναι βασισμένα στο πείραμα του Τορριτσέλι (1643) βρίσκεται ένας γυάλινος σωλήνας που έχει σχήμα J και περιέχει μία στήλη υδραργύρου. Ο σωλήνας στο πάνω μέρος είναι κλειστός ενώ στο κάτω ανοικτός. Το βάρος της ατμοσφαιρικής πίεσης πιέζει τον υδράργυρο από το ανοικτό μέρος του σωλήνα και ανεβαίνει ανάλογα.

Στα άνυδρα ή μεταλλικά βαρόμετρα υπάρχει ένα σύστημα από ελάσματα όπου παραμορφώνεται ανάλογα με την ατμοσφαιρική πίεση που του προκαλείται. Αυτά τα ελάσματα κινούν μια βελόνα που βρίσκεται σε ένα στρογγυλό πίνακα διαβαθμισμένο με τις μονάδες μετρήσεις της ατμοσφαιρικής πίεσης.


ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Για πρώτη φορά η ατμοσφαιρική πίεση μετρήθηκε από τον τον Τορριτσέλι to 1643 (video) κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας. O Τορριτσέλι αναποδογύρισε ένα γυάλινο σωλήνα μήκους 1m γεμάτο με υδράργυρο μέσα σε μία μικρή λεκάνη η οποία επίσης περιείχε υδράργυρο. Παρατήρησε ότι το ύψος της στήλης του υδραργύρου μέσα στο σωλήνα έφτασε περίπου στα 76 cm.

Τα σημεία Α και Β του υγρού έχουν την ίδια πίεση (PA=PB) επειδή βρίσκονται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο (αρχή συγκοινωνούντων δοχείων) Η πίεση στο σημείο Α ισούται με την ατμοσφαιρική πίεση PA=Patm. Η πίεση στο σημείο Β ισούται με την υδροστατική πίεση που δημιουργεί η στήλη του υδραργύρου, PΒ=Pυδρ. Άρα η ατμοσφαιρική πίεση στο σημείο Α ισούται με την υδροστατική πίεση στο σημείο Β.

AB


Η ατμοσφαιρική πίεση ισούται με την υδροστατική πίεση της στήλης του υδραργύρου. Έτσι για να την υπολογίσουμε εφαρμόζουμε το νόμο της υδροστατικής πίεσης.

Patm=Pυδρ=p*g*h=13000kg/m3*9.8m/s2*0.76m=101.293Pa περίπου 100000Pa.

Η πίεση αυτή ονομάζεται πίεση μιάς ατμόσφαιρας (1atm):

1atm=100.000 Pa

ΥΠΟΛΟΓΙΖΟΝΤΑΣ ΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΠΙΕΣΗ

Και με τη βοήθεια των μαθηματικών καταλήγουμε ότι :

Πόσο μεγάλη είναι αυτή δύναμη;

Αντίστοιχη δύναμη ασκείται και σε μας όμως δεν μας συνθλίβει επειδή εξισορροπείται από την πίεση των ρευστών των υγρών και των αερίων που κυκλοφορούν στο σώμα μας

Γι αυτό δεν αισθανόμαστε συνήθως την επίδραση της ατμοσφαιρικής πίεσης . Όταν όμως ανέβουμε σε σχετικά μεγάλο ύψος λόγω της μείωσης της ατμοσφαιρικής πίεσης αισθανόμαστε πόνο στα αυτιά μας


ΔΗΛΑΔΗ;

100.000 Pa σημαίνει

ότι σε μια μια επιφάνεια

εμβαδού 1m2 ασκείται

δύναμη 100000Ν.

ΤΩΡΑ ΜΠΟΡΟΥΜΕ ΝΑ ΕΞΗΓΗΣΟΥΜΕ…

…γιατί τσαλακώνεται το κουτί όταν αφαιρέσουμε τον αέρα στο εσωτερικό του…

…ή γιατί η βεντούζα παραμένει κολλημένη στο τοίχο….

Γιατί η ατμοσφαιρική πίεση ασκείται μόνο από την εξωτερική πλευρά του κουτιού ή της βεντούζας…

Για τον ίδιο λόγο εκρήγνυται και το άδειο αλουμινένιο κουτί στο πείραμα που βλέπουμε στο video…


ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ…ΜΑΓΙΚΟ


«ΜΑΓΙΚΑ» ΜΕ ΓΝΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

Αν γεμίσεις ένα ποτήρι με νερό ως τα χείλη , το σκεπάσεις με ένα κομμάτι χαρτόνι και το αναποδογυρίσεις θα δείς ότι το χαρτόνι δεν πέφτει και το νερό δεν χύνεται.

Η αιτία που εμποδίζει το νερό να χυθεί αν και έχει βάρος είναι η ατμοσφαιρική πίεση στο χαρτόνι που οφείλεται στις κρούσεις των μορίων του αέρα στην έξω επιφάνεια του χαρτονιού.

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΠΙΕΣΗ ΚΑΙ ΚΑΙΡΟΣ

Η ατμοσφαιρική πίεση σε μια περιοχή δεν είναι πάντοτε η ίδια. Εξαρτάται από τις αέριες μάζες που μπαίνουν και βγαίνουν από την υπερκείμενη στήλη καθώς ο αέρας κινείται. Εκεί που επικρατούν καταστάσεις χαμηλής πίεσης υπάρχει άνοδος ζεστού αέρα προς την ατμόσφαιρα. Ενώ ανεβαίνει κρυώνει και δημιουργεί κάποια συμπύκνωση που φυσικά μεταμορφώνεται σε σύννεφα και βροχές

Αντίθετα όταν επικρατούν καταστάσεις υψηλής πίεσης δεν υπάρχουν ούτε σύννεφα ούτε βροχές αλλά αίθριος ουρανός, αυτό πραγματοποιείται γιατί ο κρύος αέρας που βρίσκεται πιο ψηλά κατεβαίνει και δημιουργεί συμπίεση


Οι άνεμοι δημιουργούνται εξαιτίας της διαφοράς ατμοσφαιρικής πίεσης ανάμεσα σε δύο περιοχές. Αέριες μάζες μετακινούνται από περιοχές υψηλής πίεσης σε περιοχές χαμηλής πίεσης

ΕΧΕΤΕ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙ ΟΤΙ ΟΤΑΝ ΠΛΗΣΙΑΖΕΙ ΚΑΚΟΚΑΙΡΙΑ ΤΑ ΠΤΗΝΑ ΠΕΤΟΥΝ ΧΑΜΗΛΑ;

ΜΗΠΩΣ… «ΝΙΩΘΟΥΝ!»... ΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ…


Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΔΕΝ «ΚΑΤΑ»ΠΙΕΖΕΙ ΜΟΝΟ ΤΟ ΠΛΑΝΗΤΗ ΓΗ,

…ΤΟΥ ΔΙΝΕΙ ΚΑΙ ΖΩΗ

Η Αφροδίτη είναι πολύ καυτή (450 βαθμοί Κελσίου), ο Άρης είναι πολύ κρύος (-53 βαθμοί Κελσίου), η Γή είναι ότι πρέπει για να κατοικηθεί. Κι’ αυτό, επειδή έχει την κατάλληλη ατμόσφαιρα η οποία με το Φαινόμενο Θερμοκηπίου την καθιστά κατοικήσιμη. Δεν είναι τόσο η θέση δηλαδή πού την καθιστά προνομιούχο αλλά η ατμόσφαιρά της

ΜΕ ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ


Η ζωή θα είχε εκλείψει χωρίς την ύπαρξη αυτού, αφού οι θερμοκρασίες θα ήταν εξαιρετικά χαμηλές σε παγκόσμια και ετήσια βάση (-18 βαθμοί Κελσίου, αντί των +15 πού είναι σήμερα) και επομένως απαγορευτικές για την ανάπτυξη ζωής, τουλάχιστον όπως την γνωρίζουμε σήμερα.


… ΜΕΤΕΩΡΙΤΗΣ ΠΟΥ ΕΙΣΕΡΧΕΤΑΙ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ. ΘΕΡΜΑΙΝΕΤΑΙ ΣΕ ΜΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΠΑΝΩ ΑΠΌ 1600 oC ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΑ ΚΑΙΓΕΤΑΙ

ΦΑΝΤΑΣΤΕΙΤΕ ΝΑ ΜΗΝ ΥΠΗΡΧΕ Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ…

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΠΙΕΣΗ

Education