Torricelli Eksperimen Tekanan Tekanan Atmosfer, Pentingnya

Dia Eksperimen Torricelli Itu dilakukan oleh ahli fisika dan ahli matematika Italia.

Percobaan ini muncul dari kebutuhan untuk meningkatkan pasokan air di kota -kota. Penginjil Torricelli (1608-1647), yang merupakan ahli matematika dari Pengadilan Grand Duke of Tuscany Fernando II, telah belajar dengan Galileo the Hydraulic Fenomena.

Gambar 1. Eksperimen Torricelli, di mana kolom merkuri adalah 760 mm karena tekanan atmosfer. Sumber: f. Zapata.

[TOC]

Percobaan

Pada 1644, Torricelli membuat pengalaman berikut:

- Merkuri diperkenalkan di dalam tabung panjang 1 m, terbuka dengan satu ujung dan ditutup oleh yang lain.

- Ketika tabung itu benar -benar penuh, ia menginvestasikannya dan membatalkannya dalam sebuah wadah yang juga berisi merkuri.

- Torricelli mengamati bahwa kolom turun dan berhenti di sekitar 76 cm tinggi.

- Dia juga menyadari bahwa di ruang yang gratis, kekosongan telah dihasilkan, meskipun tidak sempurna.

Torricelli mengulangi percobaan menggunakan tabung yang berbeda. Dia bahkan melakukan varian kecil: dia menambahkan air ke ember yang, menjadi lebih ringan, melayang di merkuri. Kemudian tabung yang mengandung merkuri ke permukaan air perlahan -lahan menaikkan.

Kemudian merkuri turun dan airnya mendaki. Kekosongan yang diperoleh, seperti yang telah kami katakan, tidak sempurna, karena selalu ada sisa -sisa uap merkuri atau air.

Ukuran tekanan atmosfer

Atmosfer adalah campuran gas di mana nitrogen dan oksigen mendominasi, dengan jejak gas lain seperti argon, karbon dioksida, hidrogen, metana, karbon monoksida, uap air dan ozon.

Dapat melayani Anda: Star Rain: Formasi, Cara mengamatinya, karakteristik

Daya tarik gravitasi yang dilakukan oleh bumi bertanggung jawab untuk menjaga seluruh planet ini.

Tentu saja, komposisi juga tidak seragam, atau kepadatannya, karena tergantung pada suhu. Di dekat permukaan ada sejumlah besar debu, pasir, dan polutan dari peristiwa alam dan juga aktivitas manusia. Molekul terberat lebih dekat ke tanah.

Karena ada begitu banyak variabilitas, perlu untuk memilih ketinggian referensi untuk tekanan atmosfer, yang telah diambil sebagai permukaan laut.

Di sini tidak ada permukaan laut, karena itu juga menghadirkan fluktuasi. Level o Datum Dengan bantuan, beberapa sistem referensi geodetik yang ditetapkan oleh kesepakatan umum antara para ahli dipilih.

Berapa tekanan atmosfer di dekat tanah? Torricelli menemukan nilainya saat mengukur ketinggian kolom: 760 mm merkuri.

Barometer Torricelli

Di bagian atas tabung, tekanannya adalah 0, karena ada kekosongan yang telah ditetapkan. Sementara itu, di permukaan bak merkuri tekanan P₁ Itu adalah tekanan atmosfer.

Kami memilih asal sistem referensi pada permukaan bebas merkuri, di bagian atas tabung. Dari sana sampai Anda mencapai permukaan merkuri dalam wadah itu diukur H, Ketinggian kolom.

Gambar 2. Barometer Torricelli. Sumber: Fisika Umum untuk Insinyur. J. Berbaring. USACH.

Tekanan pada titik yang ditandai dengan merah, pada kedalaman dan₁ adalah:

P₁ = P_{salah satu} + ρ_HG . G.Dan₁

Di mana ρ_HG  Itu adalah kepadatan merkuri. Sejak Dan₁ = H Dan PO = 0:

P₁ = ρ_HG . G.H

H = p₁/ ρ_HG.G

Karena kepadatan merkuri konstan dan gravitasi juga, ternyata ketinggian kolom merkuri sebanding P_1, Apa itu tekanan atmosfer. Mengganti nilai yang diketahui:

Dapat melayani Anda: Apa itu Divisibilitas Dalam Fisika?

H = 760 mm = 760 x 10 ^-3 M

G = 9.8 m/s²

ρ_HG = 13.6 g /cc = 13.6 x 10 ³ kg/m³

P₁ = 13.6 x 10 ³ kg/m³ x 9.8 m/s² x 760 x 10 ^-3 M = 101.293 n/m²= 101.3 kn/m²

Unit untuk tekanan dalam sistem internasional adalah Pascal, disingkat PA. Menurut percobaan Torricelli, tekanan atmosfer adalah 101.3 kPa.

Pentingnya tekanan atmosfer untuk iklim

Torricelli mengamati bahwa tingkat merkuri dalam tabung mengalami sedikit variasi setiap hari, jadi dia menyimpulkan bahwa tekanan atmosfer juga harus berubah.

Tekanan atmosfer bertanggung jawab atas sebagian besar cuaca, namun variasi hariannya tidak diperhatikan. Itu karena mereka tidak sama terkenalnya dengan badai atau dingin, misalnya.

Namun, variasi tekanan atmosfer ini bertanggung jawab atas angin, yang pada gilirannya mempengaruhi hujan, suhu dan kelembaban relatif. Saat tanah memanas, udara mengembang dan cenderung naik, menyebabkan tekanan berkurang.

Setiap kali barometer menunjukkan tekanan tinggi, Anda dapat mengharapkan cuaca yang baik, sementara dengan tekanan rendah ada kemungkinan badai. Namun, untuk membuat prediksi iklim inti, perlu memiliki informasi lebih lanjut tentang faktor -faktor lain.

Dia Torr dan unit lain untuk tekanan

Meskipun kedengarannya aneh, karena tekanan didefinisikan sebagai gaya per unit area, dalam meteorologi itu valid untuk mengekspresikan tekanan atmosfer dalam milimeter merkuri, seperti yang ditetapkan Torricelli.

Itu karena barometer merkuri terus digunakan hingga saat ini dengan beberapa variasi sejak saat itu, sehingga untuk menghormati Torricelli, 760 mm Hg sama dengan 1 torr. Dengan kata lain:

1 torr = 760 mm Hg = 30 inci Hg = 1 atmosfer tekanan = 101.3 kPa

Jika Torricelli menggunakan air, bukan merkuri, ketinggian kolom akan 10.3 m. Barometer merkuri lebih praktis untuk menjadi lebih kompak.

Itu dapat melayani Anda: Teori Big Bang: Karakteristik, Tahapan, Bukti, Masalah

Unit lain yang digunakan diperpanjang adalah bar dan milibar. Millibar setara dengan hektopaskal atau 10² Pascales.

Altimeter

Altimeter adalah instrumen yang menunjukkan ketinggian suatu tempat, membandingkan tekanan atmosfer pada ketinggian yang ada di tanah atau tempat referensi lain.

Jika ketinggiannya tidak terlalu besar, pada prinsipnya kita dapat berasumsi bahwa kepadatan udara tetap konstan. Tetapi ini adalah pendekatan, karena kita tahu bahwa kepadatan atmosfer berkurang dengan ketinggian.

Melalui persamaan yang digunakan di atas, kepadatan udara digunakan sebagai pengganti merkuri:

P₁ = P_{salah satu} + ρ_udara . G.H

Dalam ungkapan ini P_{salah satu} Itu dianggap sebagai tekanan atmosfer di permukaan tanah dan P1 Itu adalah tempat yang ketinggiannya akan ditentukan:

H = (p₁ - P_{salah satu}) / ρ_udara . G

Variasi tekanan dengan ketinggian adalah pendekatan yang lebih baik untuk realitas dengan model eksponensial, yang melaluinya Persamaan altimetri, Itu menghubungkan tekanan atmosfer suatu tempat dengan tinggi badannya:Di mana P_{salah satu} Itu adalah tekanan referensi, biasanya di permukaan laut, P₁ adalah tekanan tempat yang dimaksud, H Tingginya sehubungan dengan permukaan laut, ρ kepadatan udara di permukaan laut dan G Nilai gravitasi.

Persamaan altimetri menunjukkan bahwa tekanan berkurang secara eksponensial dengan tinggi: ke H = 0, p₁= P_{salah satu} dan jika H → ∞, Jadi P₁=0.

Referensi

1. Figueroa, d. 2005. Seri: Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 5. Cairan dan termodinamika. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB).
2. Kirkpatrick, l. 2007. Fisika: Pandangan Dunia. Edisi Singkat ke -6. Pembelajaran Cengage.
3. Lay, j. 2004. Fisika Umum untuk Insinyur. USACH.
4. Mott, r. 2006. Mekanika Cairan. 4. Edisi. Pendidikan Pearson. 
5. Strangeways, i. 2003. Mengukur lingkungan alam. 2nd. Edisi. Cambridge University Press.