"वायुमंडलीय दबाव" की अवधारणा से ही यह निष्कर्ष निकलता है कि हवा का वजन होना चाहिए, अन्यथा यह किसी भी चीज़ पर दबाव नहीं डाल सकती। लेकिन हम इस पर ध्यान नहीं देते हैं, हमें ऐसा लगता है कि हवा भारहीन है। वायुमंडलीय दबाव के बारे में बात करने से पहले, आपको यह साबित करना होगा कि हवा में वजन होता है, आपको किसी तरह इसे तौलना होगा। यह कैसे करना है? हम लेख में वायु भार और वायुमंडलीय दबाव पर विस्तार से विचार करेंगे, प्रयोगों की सहायता से उनका अध्ययन करेंगे।
अनुभव
हम हवा को कांच के बर्तन में तौलेंगे। यह गले में एक रबर ट्यूब के माध्यम से कंटेनर में प्रवेश करती है। वाल्व नली को बंद कर देता है ताकि कोई हवा उसमें प्रवेश न करे। हम एक वैक्यूम पंप का उपयोग करके बर्तन से हवा निकालते हैं। दिलचस्प बात यह है कि जैसे-जैसे पंपिंग आगे बढ़ती है, पंप की आवाज बदल जाती है। फ्लास्क में जितनी कम हवा रहती है, पंप उतना ही शांत चलता है। हम जितनी देर हवा को बाहर निकालते हैं, बर्तन में दबाव उतना ही कम होता जाता है।
जब सारी हवा निकल जाए,नल बंद करें, हवा की आपूर्ति को अवरुद्ध करने के लिए नली को चुटकी लें। फ्लास्क को बिना हवा के तौलें, फिर नल खोलें। हवा एक विशिष्ट सीटी के साथ प्रवेश करेगी, और इसका वजन फ्लास्क के वजन में जोड़ा जाएगा।
सबसे पहले एक खाली बर्तन को बंद नल से बेलन पर रख दें। कंटेनर के अंदर एक वैक्यूम है, आइए इसे तौलें। चलो नल खोलते हैं, हवा अंदर जाएगी, और फ्लास्क की सामग्री को फिर से तौलें। भरे हुए और खाली फ्लास्क के वजन के बीच का अंतर हवा के द्रव्यमान का होगा। यह आसान है।
वायु भार और वायुमंडलीय दबाव
अब अगली समस्या के समाधान की ओर बढ़ते हैं। हवा के घनत्व की गणना करने के लिए, आपको इसके द्रव्यमान को आयतन से विभाजित करने की आवश्यकता है। फ्लास्क का आयतन ज्ञात होता है क्योंकि यह फ्लास्क के किनारे पर अंकित होता है।=एमहवा /वी. मुझे कहना होगा कि तथाकथित उच्च वैक्यूम प्राप्त करने के लिए, यानी पोत में हवा की पूर्ण अनुपस्थिति, आपको बहुत समय चाहिए। यदि फ्लास्क 1.2 लीटर है, तो यह लगभग आधा घंटा है।
हमने पाया कि हवा में द्रव्यमान होता है। पृथ्वी इसे खींचती है, और इसलिए गुरुत्वाकर्षण बल उस पर कार्य करता है। हवा जमीन पर हवा के भार के बराबर बल के साथ नीचे की ओर धकेलती है। इसलिए, वायुमंडलीय दबाव मौजूद है। यह विभिन्न प्रयोगों में स्वयं प्रकट होता है। आइए इनमें से एक करते हैं।
सिरिंज प्रयोग
एक खाली सीरिंज लें जिसमें एक लचीली ट्यूब जुड़ी हो। सिरिंज के प्लंजर को नीचे करें और नली को पानी के एक कंटेनर में डुबो दें। प्लंजर को ऊपर खींचो, और पानी सिरिंज को भरते हुए ट्यूब के माध्यम से ऊपर उठने लगेगा। गुरुत्वाकर्षण द्वारा नीचे की ओर खींचा गया पानी अभी भी पिस्टन के पीछे क्यों उठता है?
बर्तन में यह ऊपर से नीचे तक प्रभावित होता हैवायुमंडलीय दबाव। आइए इसे Patm निरूपित करें। पास्कल के नियम के अनुसार, तरल की सतह पर वायुमंडल द्वारा लगाया गया दबाव अपरिवर्तित रहता है। यह सभी बिंदुओं पर फैलता है, जिसका अर्थ है कि ट्यूब के अंदर वायुमंडलीय दबाव भी होता है, और पानी की परत के ऊपर सिरिंज में एक वैक्यूम (वायुहीन स्थान) होता है, अर्थात P \u003d 0। तो यह पता चलता है कि वायुमंडलीय दबाव नीचे से पानी पर दबाता है, लेकिन पिस्टन के ऊपर कोई दबाव नहीं होता है, क्योंकि वहां खालीपन होता है। दाब अंतर के कारण सीरिंज में पानी प्रवेश कर जाता है।
पारे के साथ प्रयोग
वायु भार और बैरोमीटर का दबाव - वे कितने बड़े हैं? शायद यह कुछ ऐसा है जिसे नजरअंदाज किया जा सकता है? आखिरकार, एक घन मीटर लोहे का द्रव्यमान 7600 किलोग्राम होता है, और एक घन मीटर हवा - केवल 1.3 किलोग्राम। समझने के लिए, हमारे द्वारा अभी-अभी किए गए प्रयोग को संशोधित करें। एक सिरिंज के बजाय, एक ट्यूब के साथ एक कॉर्क के साथ बंद एक बोतल लें। ट्यूब को पंप से कनेक्ट करें और हवा पंप करना शुरू करें।
पिछले अनुभव के विपरीत, हम पिस्टन के नीचे नहीं, बल्कि बोतल के पूरे आयतन में एक वैक्यूम बनाते हैं। पंप को बंद कर दें और साथ ही बोतल की ट्यूब को पानी के कंटेनर में डाल दें। हम देखेंगे कि कैसे पानी कुछ ही सेकंड में एक विशिष्ट ध्वनि के साथ ट्यूब के माध्यम से बोतल को भर देता है। जिस उच्च गति के साथ वह बोतल में "फट" गई, वह इंगित करती है कि वायुमंडलीय दबाव एक बड़ा मूल्य है। अनुभव इसे साबित करता है।
पहली बार वायुमण्डलीय दाब नापा, वायु का भार इटली के वैज्ञानिक टोरिसेली ने। उसे ऐसा अनुभव था। मैंने 1 मीटर से कुछ अधिक लंबी कांच की ट्यूब ली, जिसे एक सिरे पर सील कर दिया गया था। इसे पारे से भर दिया। बाद मेंफिर उसने पारे का एक बर्तन लिया, उसके खुले सिरे को अपनी उंगली से पिन किया, नली को पलट दिया और उसे एक कंटेनर में डुबो दिया। अगर वायुमंडलीय दबाव न होता तो सारा पारा निकल जाता, लेकिन ऐसा नहीं हुआ। यह आंशिक रूप से निकला, पारा स्तर 760 मिमी की ऊंचाई पर बसा।
ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि कंटेनर में रखे पारे पर वातावरण दब गया। यही कारण है कि हमारे पिछले प्रयोगों में, पानी को ट्यूब में डाला गया था, यही वजह है कि पानी सिरिंज के पीछे चला गया। लेकिन इन दो प्रयोगों में हमने पानी लिया, जिसका घनत्व कम है। बुध का घनत्व उच्च है, इसलिए वायुमंडलीय दबाव पारा को ऊपर उठाने में सक्षम था, लेकिन बहुत ऊपर तक नहीं, बल्कि केवल 760 मिमी तक।
पास्कल के नियम के अनुसार, पारे पर लगाया गया दबाव अपने सभी बिंदुओं पर अपरिवर्तित रहता है। इसका मतलब है कि ट्यूब के अंदर वायुमंडलीय दबाव भी है। लेकिन दूसरी ओर, यह दबाव तरल स्तंभ के दबाव से संतुलित होता है। आइए पारा स्तंभ की ऊंचाई को h के रूप में निरूपित करें। हम कह सकते हैं कि वायुमंडलीय दबाव नीचे से ऊपर की ओर कार्य करता है, और हाइड्रोस्टेटिक दबाव ऊपर से नीचे की ओर कार्य करता है। शेष 240 मिमी खाली है। वैसे, इस निर्वात को टोरिसेली शून्य भी कहा जाता है।
सूत्र और गणना
वायुमंडलीय दबाव Patm हाइड्रोस्टेटिक दबाव के बराबर है और इसकी गणना सूत्र द्वारा की जाती है ρptgh । ρrt=13600 किग्रा/मीटर3। जी=9.8 एन / किग्रा। एच=0.76 मीटर पीएटीएम=101.3 केपीए। यह काफी बड़ी रकम है। एक मेज पर पड़ी कागज की एक शीट 1 Pa का दबाव पैदा करती है, और वायुमंडलीय दबाव 100,000 पास्कल है। यह पता चला है कि आपको डालने की जरूरत हैइस तरह का दबाव उत्पन्न करने के लिए कागज की 100,000 शीट एक के ऊपर एक। जिज्ञासु, है ना? वायुमंडलीय दबाव और वायु भार बहुत अधिक है, इसलिए प्रयोग के दौरान पानी को इतने बल से बोतल में धकेला गया।
