Номер 7, 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 7, страница 62.

Условие.

• Атмосферное давление в технических устройствах.

Решение.

Атмосферное давление в технических устройствах.

Атмосферное давление — это сила, с которой столб воздуха давит на земную поверхность и на все находящиеся на ней предметы. Эта сила широко используется в работе многих технических устройств и механизмов. Принцип их действия чаще всего основан на создании разности давлений: внутри устройства создается давление, значительно меньшее атмосферного (разрежение или вакуум), и внешнее атмосферное давление совершает полезную работу.

Рассмотрим несколько примеров:

• Насосы. В поршневых всасывающих насосах при подъеме поршня под ним создается разреженное пространство. Внешнее атмосферное давление, действующее на поверхность воды в источнике (например, в колодце), "заталкивает" воду по трубе вверх в полость насоса. Теоретический предел высоты подъема воды таким способом ограничен величиной атмосферного давления и составляет около 10,3 метров, так как столб воды такой высоты создает давление, равное атмосферному ($p_{атм} = \rho g h$).
• Барометры. Это приборы, специально предназначенные для измерения атмосферного давления. В ртутном барометре давление атмосферы уравновешивается весом столба ртути в запаянной с одного конца трубке. В барометре-анероиде используется герметичная металлическая коробка с гофрированными стенками, из которой откачан воздух. При изменении атмосферного давления коробка сжимается или расширяется, и это движение через систему рычагов передается на стрелку, указывающую давление.
• Медицинский шприц и пипетка. При оттягивании поршня шприца объем внутри цилиндра увеличивается, а давление падает. Внешнее атмосферное давление на поверхность жидкости в ампуле заставляет ее поступать внутрь шприца через иглу до тех пор, пока давление внутри и снаружи не выровняется или поршень не достигнет упора. Похожий принцип используется в пипетках.
• Присоска. Когда мы прижимаем присоску к гладкой поверхности, мы выдавливаем из-под нее воздух. Внешнее атмосферное давление оказывается значительно больше оставшегося под присоской давления, и эта разница давлений создает силу, прочно прижимающую присоску к поверхности. Сила прижатия равна произведению разности давлений на площадь присоски: $F = (p_{атм} - p_{внутр}) \cdot S$.

Ответ: Атмосферное давление используется во многих технических устройствах, таких как насосы, барометры, шприцы и присоски. Их работа, как правило, основана на создании разности давлений, где внешнее атмосферное давление совершает работу, перемещая жидкость, деформируя элементы или создавая прижимную силу.

Влияние атмосферного давления на окружающую среду.

Атмосферное давление является одним из ключевых факторов, определяющих погодные условия и влияющих на жизнедеятельность организмов. Его изменения приводят к глобальным и локальным явлениям в окружающей среде.

Влияние на погоду:

• Области высокого и низкого давления. Погода напрямую зависит от областей с разным давлением. Область высокого давления (антициклон) характеризуется нисходящими потоками воздуха, которые при опускании нагреваются. Это препятствует образованию облаков и приводит к ясной, сухой и спокойной погоде. Область низкого давления (циклон) связана с восходящими потоками воздуха. Поднимаясь, воздух охлаждается, водяной пар в нем конденсируется, образуя облака и осадки. Поэтому циклоны приносят пасмурную, дождливую и ветреную погоду.
• Ветер. Ветер — это перемещение воздуха из области высокого давления в область низкого давления. Чем больше разница давлений (барометрический градиент) между двумя точками, тем сильнее ветер.

Влияние на живые организмы и физические явления:

• Физиология живых организмов. Живые организмы адаптированы к давлению окружающей среды. Внутреннее давление в их тканях и жидкостях уравновешивает внешнее атмосферное давление. При резком изменении внешнего давления (например, при быстром подъеме в горы или погружении под воду) этот баланс нарушается, что может вызвать дискомфорт (заложенность ушей) или серьезные проблемы со здоровьем (высотная или кессонная болезнь). Некоторые люди (метеозависимые) ощущают недомогание при изменениях погоды, связанных с колебаниями давления.
• Дыхание. Процесс дыхания у человека и многих животных основан на изменении давления. При вдохе объем грудной клетки увеличивается, давление в легких становится ниже атмосферного, и воздух засасывается внутрь. При выдохе происходит обратный процесс.
• Температура кипения воды. С высотой атмосферное давление уменьшается. Поскольку жидкость закипает, когда давление ее насыщенного пара становится равным внешнему давлению, в горах вода кипит при температуре ниже $100^\circ C$. Например, на высоте 3000 м вода закипает примерно при $90^\circ C$. Это влияет на процессы приготовления пищи.

Ответ: Атмосферное давление является важнейшим фактором формирования погоды (циклоны, антициклоны, ветер) и оказывает существенное влияние на физические процессы (например, на температуру кипения жидкостей) и на жизнедеятельность организмов, которые адаптированы к определенному уровню давления.