Механические явления
Давление твёрдых тел, жидкостей и газов

Атмосферное давление. Барометр

Пёрышкин «Физика 7», §40–44
1

Воздух имеет вес и давит

Атмосфера давит на всё вокруг с силой около 100 кПа — это 10 тонн на каждый квадратный метр.
Почему мы этого не замечаем2

Давление действует со всех сторон одинаково, в том числе изнутри тела, поэтому оно скомпенсировано.

Стоит убрать воздух с одной стороны — и эффект становится чудовищным.

⚗
Опыт в Физлабе
Магдебургские полушария
Герике, 1654: откачали воздух, и шестнадцать лошадей не смогли разорвать шар. Крути число лошадей и диаметр.
Открыть опыт
2

Опыт Торричелли и ртутный столб

Перевёрнутая запаянная трубка с ртутью: столб останавливается на высоте 760 мм. Его держит атмосфера снаружи.
Почему барометр ртутный, а не водяной3

Высоту столба задаёт равенство ρgh=pатм\rho g h = p_{\text{атм}}. Чем плотнее жидкость, тем короче столб.

У ртути плотность 13 600 кг/м³ — получается 760 мм. У воды 1000 кг/м³ — тот же расчёт даёт 10,3 м. Водяной барометр пришлось бы вешать на трёхэтажный дом.

Отсюда и внесистемная единица «миллиметр ртутного столба»: 760 мм рт. ст. = 101,3 кПа.

⚗
Опыт в Физлабе
Торричелли, вода вместо ртути
Переключи жидкость и увидь, как трубка вырастает до десяти метров.
Открыть опыт
3

Барометр-анероид и высота

Анероид измеряет давление деформацией гофрированной коробочки, без всякой ртути. С высотой давление падает.
Оценка для невысоких подъёмов3

У поверхности Земли давление падает примерно на 1 мм рт. ст. на каждые 12 м подъёма.

На больших высотах это правило перестаёт работать: убывание не линейное, а более медленное — плотность воздуха тоже падает.

На этом принципе устроенвысотомер самолёта: он измеряет давление, а показывает высоту.

В задачах на манометр различай абсолютное давление и избыточное. Манометр обычно показывает превышение над атмосферным, а не полное давление.
Разобранные примеры
Почему ртутный барометр показывает около 760760 мм, а водяной пришлось бы делать высотой более 1010 м?разбор
  1. Атмосфера уравновешивает столб жидкости: pатм=ρghp_{\text{атм}}=\rho gh.
  2. Плотность ртути в 13,613{,}6 раза больше плотности воды.
  3. Значит и высота столба во столько же раз меньше: 760760 мм против ≈10,3\approx10{,}3 м.
Ответ: из-за большой плотности ртути
Атмосферное давление 750750 мм рт. ст. Переведите в паскали, если 11 мм рт. ст. =133=133 Па.разбор
  1. 750⋅133=99 750750\cdot133=99\,750 Па.
  2. Примерно 100100 кПа — обычное нормальное давление.
Ответ: ≈99,8\approx99{,}8 кПа
Сообщающиеся сосуды. Гидра…Закон Архимеда