"Введение в естественно-научные предметы", Пакулова В.М., Иванова Н.В.
Воздух окружает Землю и притягивается к ней, поэтому у него есть масса и вес. Воздушный слой давит на поверхность планеты и все предметы, создавая атмосферное давление. Оно действует со всех сторон и становится меньше с высотой, ведь над высокими местами находится более тонкий слой воздуха. Давление измеряют барометром, а числовое значение записывают, например, в паскалях. Понять действие воздуха помогают простые опыты со стаканом, шприцем и присоской.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Вес воздуха — сила, с которой воздух вследствие притяжения Земли действует на опору или подвес. Иными словами, воздух тоже может давить на то, что его удерживает. Понятие веса помогает объяснить, почему воздух не просто занимает место, но и оказывает силовое действие.
Атмосферное давление — давление, создаваемое воздухом на поверхность Земли и находящиеся на ней тела. Оно возникает из-за веса воздуха и его воздействия на поверхности. Это понятие нужно, чтобы описывать и сравнивать, насколько сильно воздух давит в разных местах.
Барометр — прибор для измерения атмосферного давления. Его показание можно прочитать по шкале и сравнить с показаниями в другое время или в другом месте. Барометр помогает следить за переменами давления, в том числе при изменении погоды.
Паскаль — единица измерения давления, её обозначают Па. Это название встречается в записи числового результата измерения или решения задачи. Например, давление можно записать как 100 000 Па.
Воздух состоит из очень маленьких частиц, поэтому его нельзя считать пустотой. У частиц есть масса, а Земля притягивает тела, обладающие массой. Из-за этого воздух имеет вес, даже если мы не ощущаем его так же, как вес тяжёлого предмета. Сравнение надутого и ненадутого шарика помогает заметить разницу: добавленный воздух увеличивает массу шарика.
Над поверхностью Земли находится слой воздуха — атмосфера. У этого слоя есть вес, и он давит на поверхность планеты, а также на предметы вокруг нас. Такое действие воздуха и называют атмосферным давлением. Оно не исчезает возле стола, дерева или человека, потому что воздушный слой окружает их и продолжает давить на окружающие поверхности.
Частицы воздуха постоянно движутся и сталкиваются с поверхностями. Они могут двигаться не только вниз, но и в стороны, вверх и в других направлениях. При ударах частицы передают поверхности действие, поэтому атмосферное давление направлено не только сверху вниз. Если воздух давит на разные стороны предмета, это помогает понять, почему давление существует вокруг нас, а не только над предметами.
С высотой воздуха над наблюдателем становится меньше. Например, над человеком на вершине горы находится более короткий столб воздуха, чем над человеком у её подножия. Этот столб имеет меньший вес и слабее давит на поверхность. Поэтому при подъёме на высоту атмосферное давление уменьшается.
Действие атмосферного давления можно увидеть в простых опытах. Если перевернуть наполненный водой стакан с плотно приложенной карточкой, воздух снаружи давит на карточку снизу и может удерживать её. В шприце движение поршня меняет давление воздуха внутри, а присоска держится на гладкой поверхности благодаря разнице давления внутри и снаружи. Эти опыты показывают действие давления, хотя сам воздух невидим.
В таблице собраны основные понятия, способы их обнаружения и причины изменения показаний. Сначала найдите нужную строку, а затем сравните её с другими строками по четырём признакам. Например, строка о паскале подсказывает, в каких единицах записывать результат задачи.
| Что рассматриваем | Что это означает | Как обнаружить или измерить | От чего зависит |
|---|---|---|---|
| Вес воздуха | Воздух действует силой на опору или подвес | Сравнить массу надутого и ненадутого шарика | От массы воздуха и силы притяжения Земли |
| Атмосферное давление | Воздух давит на поверхности и тела | Опыты со стаканом, шприцем или присоской | От высоты, температуры и состояния атмосферы |
| Барометр | Прибор для измерения атмосферного давления | По показаниям шкалы прибора | Показания изменяются при перемене погоды и высоты |
| Паскаль | Единица измерения давления | Записывается сокращённо Па | Используется для числового выражения давления |
Задача 1. Почему вода не выливается из стакана, если наполнить его водой, накрыть плотной карточкой и осторожно перевернуть? Нужно выяснить, какие силы действуют на карточку снизу и сверху. Важно, чтобы карточка плотно закрывала край стакана, а переворачивание было осторожным.
Ответ: вода не выливается, потому что атмосферное давление снизу прижимает карточку к стакану. Этот опыт показывает, что воздух оказывает давление на поверхности.
Задача 2. На вершине горы и у её подножия одновременно измерили атмосферное давление. Где показание барометра будет больше и почему? Чтобы ответить, сравним, сколько воздуха находится над каждым прибором. Другие условия здесь не нужно вычислять: достаточно учесть высоту места.
Ответ: большее показание будет у подножия горы, потому что над барометром там больше воздуха.
Задача 3. Сила давления воздуха на поверхность площадью 0,02 м² равна 2000 Н. Определите давление по формуле p = F : S. Здесь F — сила давления, а S — площадь поверхности; нужно разделить силу на площадь. Давление выражается в паскалях.
Ответ: давление равно 100 000 Па. При проверке убедитесь, что делили силу на площадь, а не наоборот.
Ошибка 1 — считать, что у воздуха нет веса. Так думают, потому что воздух прозрачен и его нельзя взять в руки, как мяч. Но невидимость не означает отсутствие массы: надутый шарик немного тяжелее такого же ненадутого. Проверить себя можно сравнением шариков или вспоминанием, что воздух состоит из частиц.
Ошибка 2 — путать вес воздуха с атмосферным давлением. Эти понятия связаны, но не означают одно и то же: вес — сила действия воздуха на опору, а давление показывает силу, приходящуюся на единицу площади. Путаница возникает потому, что оба понятия описывают действие воздуха. Проверяя ответ, спросите себя: говорится о силе или о том, как она распределена по поверхности?
Ошибка 3 — утверждать, что воздух давит только сверху. Такое представление появляется из-за примера с тяжёлым предметом, который давит вниз. Но частицы воздуха движутся во всех направлениях и действуют также на боковые поверхности и снизу. Проверьте себя по опыту с перевёрнутым стаканом: атмосферное давление снизу помогает удерживать карточку.
Ошибка 4 — считать, что с высотой давление возрастает. Это неверно: при подъёме над местом измерения остаётся меньше воздуха, а столб воздуха над ним становится короче. Ошибку легко допустить, если перепутать высоту места с количеством воздуха над ним. Для проверки сравните вершину и подножие: больший столб воздуха находится у подножия, там давление выше.
Для понимания темы нужно знать, что воздух занимает объём и имеет массу, а тела притягиваются Землёй. Эти знания объясняют, почему воздух обладает весом и может оказывать давление. Позже связь между давлением, высотой и состоянием атмосферы пригодится при изучении погоды, ветра и высоты над уровнем моря. Барометры и устройства, использующие давление, помогают применять эти знания в жизни и технике.
Почему воздух давит, если он кажется невесомым?
Воздух состоит из частиц и имеет массу, хотя его нельзя увидеть. Земля притягивает эти частицы, поэтому воздух обладает весом и давит на поверхности.
Почему атмосферное давление не раздавливает человека?
Воздух давит на тело снаружи, но внутри тела тоже есть давление, которое уравновешивает его. Поэтому силы с разных сторон обычно компенсируют друг друга.
Почему на горе давление воздуха меньше?
Чем выше находится место, тем меньше воздуха остаётся над ним. Более короткий столб воздуха давит слабее, поэтому барометр на горе показывает меньшее давление.
Как барометр измеряет атмосферное давление?
Барометр реагирует на действие окружающего воздуха и показывает величину давления на своей шкале. По показанию можно сравнивать давление в разных местах или следить за его изменением.
Почему вода удерживается в перевёрнутом стакане?
Карточку снизу подталкивает атмосферное давление, а давление воздуха внутри стакана меньше. Если карточка плотно прилегает и переворачивать стакан осторожно, вода не выливается.
§ 18. Вес воздуха и атмосферное давление
