Номер 4, страница 62, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 6. Атмосфера и атмосферное давление. Параграф 60. Исследовательская работа. Темы исследовательских и проектных работ - номер 4, страница 62.

Условие.

• От чего зависит атмосферное давление.

Решение.

Атмосферное давление — это сила, с которой столб воздуха давит на единицу площади земной поверхности и на все находящиеся на ней предметы. Его величина не является постоянной и зависит от нескольких взаимосвязанных факторов.

Высота над уровнем моря

Это главный фактор, определяющий величину атмосферного давления. С увеличением высоты над поверхностью Земли слой атмосферы, находящийся выше, становится тоньше, а плотность воздуха уменьшается. В результате вес воздушного столба, давящего на поверхность, снижается. Поэтому чем выше расположена точка измерения, тем ниже в ней атмосферное давление. Принято считать, что в нижних слоях атмосферы (тропосфере) при подъеме на каждые 10,5-12 метров давление падает примерно на 1 мм ртутного столба (≈133,3 Па). Эта зависимость описывается барометрической формулой, которая показывает экспоненциальное убывание давления с высотой: $p(h) = p_0 \cdot e^{-\frac{Mgh}{RT}}$, где $p_0$ — давление на начальной высоте (например, на уровне моря), $\text{h}$ — высота, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, $\text{M}$ — молярная масса воздуха, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, и $\text{T}$ — абсолютная температура.

Ответ: Атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря.

Температура воздуха

Температура воздуха влияет на его плотность. При нагревании воздух расширяется, его плотность уменьшается, и он становится легче. Легкий теплый воздух поднимается вверх, в результате чего давление на земную поверхность в этом месте падает. Наоборот, холодный воздух сжимается, становится более плотным и тяжелым. Он опускается вниз, увеличивая давление на поверхность. Таким образом, в течение суток давление обычно ниже днем (когда теплее) и выше ночью (когда холоднее).

Ответ: С повышением температуры воздуха атмосферное давление понижается, а с понижением — повышается.

Влажность воздуха

Вопреки интуитивному мнению, влажный воздух легче сухого при одинаковой температуре. Это объясняется тем, что молярная масса молекулы воды ($H_2O$) составляет примерно 18 г/моль, в то время как средняя молярная масса сухого воздуха (состоящего в основном из азота $N_2$ с молярной массой 28 г/моль и кислорода $O_2$ с молярной массой 32 г/моль) составляет около 29 г/моль. Когда в воздухе увеличивается содержание водяного пара, более тяжелые молекулы азота и кислорода частично замещаются более легкими молекулами воды, что приводит к уменьшению общей плотности и, соответственно, давления воздуха.

Ответ: Увеличение влажности воздуха приводит к снижению атмосферного давления.

Движение воздушных масс

Атмосферное давление напрямую связано с вертикальным движением воздуха. В областях с восходящими потоками воздуха (циклоны) у поверхности Земли создается зона пониженного давления, так как воздух "откачивается" вверх. В областях с нисходящими потоками воздуха (антициклоны) воздух, наоборот, скапливается у поверхности, уплотняется, и его давление возрастает.

Ответ: Восходящие потоки воздуха (циклоны) создают пониженное давление, а нисходящие (антициклоны) — повышенное.

Географическая широта и время года

Неравномерный нагрев Земли Солнцем на разных широтах создает глобальные пояса давления. В экваториальных широтах, где всегда жарко, формируется пояс низкого давления. В полярных областях, где холодно, — пояса высокого давления. Давление также изменяется в зависимости от времени года. Летом над материками, которые сильно прогреваются, устанавливается пониженное давление, а зимой, когда они сильно остывают, — повышенное.

Ответ: Атмосферное давление зависит от географической широты и времени года, что обусловлено глобальным распределением солнечного тепла на планете.