Темы докладов, страница 171 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 47. Барометр-анероид. Вопросы - страница 171.

Условие.

История барометра.

Решение.

История барометра — это история о том, как человечество пришло к пониманию природы атмосферного давления, отказавшись от многовековых догм. Она начинается в XVII веке и связана с именами великих учёных, таких как Галилео Галилей, Эванджелиста Торричелли и Блез Паскаль.

Предпосылки изобретения

Вплоть до XVII века в науке господствовала аристотелевская концепция horror vacui, что в переводе с латыни означает «боязнь пустоты». Считалось, что природа не терпит вакуума и немедленно заполняет любое пустое пространство. Однако практические задачи начали ставить эту догму под сомнение. Инженеры и строители фонтанов во Флоренции столкнулись с проблемой: всасывающие насосы не могли поднять воду на высоту более 10,3 метра. Они обратились за помощью к уже пожилому Галилео Галилею. Галилей предположил, что у воздуха есть вес, и именно этот вес (давление) удерживает столб воды в трубе насоса. Он не смог до конца развить свою идею, но указал верное направление для дальнейших исследований.

Опыт Эванджелиста Торричелли

Ученик Галилея, итальянский физик и математик Эванджелиста Торричелли, продолжил исследования своего наставника. Он пришёл к выводу, что если давление воздуха способно уравновесить столб воды высотой около 10 метров, то для его уравновешивания потребуется гораздо более низкий столб более плотной жидкости. В 1643 году Торричелли провёл свой знаменитый опыт. Он взял стеклянную трубку длиной около метра, запаянную с одного конца, и наполнил её ртутью, которая примерно в 13,6 раз плотнее воды. Затем, закрыв открытый конец пальцем, он перевернул трубку и опустил её в чашу с ртутью. Когда он убрал палец, часть ртути вылилась в чашу, но в трубке остался столб высотой около 760 мм. Над ртутью в трубке образовалось пустое пространство, которое получило название «торричеллиева пустота». Торричелли правильно объяснил это явление: высота столба ртути уравновешивается давлением, которое оказывает атмосфера на поверхность ртути в чаше. Так был изобретён первый в мире прибор для измерения атмосферного давления — ртутный барометр.

Ответ: Изобретателем барометра является Эванджелиста Торричелли, который в 1643 году создал первый ртутный барометр, доказав существование атмосферного давления.

Подтверждение и развитие идеи

Идеи Торричелли получили дальнейшее развитие и подтверждение в работах французского учёного Блеза Паскаля. Паскаль предположил, что если атмосфера действительно имеет вес, то её давление должно уменьшаться с высотой. Чтобы проверить эту гипотезу, он попросил своего зятя, Флорена Перье, провести эксперимент. В 1648 году Перье поднялся с ртутным барометром на гору Пюи-де-Дом (высота около 1,5 км) во Франции. По мере подъёма уровень ртути в трубке действительно понижался, а при спуске — снова поднимался. Этот эксперимент убедительно доказал, что атмосферное давление зависит от высоты над уровнем моря, и открыл возможность использовать барометр в качестве высотомера (альтиметра). Сам термин «барометр» (от греческих слов báros — «тяжесть» и metréo — «измеряю») был предложен английским учёным Робертом Бойлем примерно в 1665 году.

Ответ: Блез Паскаль экспериментально доказал, что атмосферное давление уменьшается с высотой, что подтвердило принцип работы барометра и позволило использовать его как высотомер.

Барометр-анероид

Ртутные барометры были точными, но громоздкими, хрупкими и содержали ядовитую ртуть, что ограничивало их применение. Значительным шагом вперёд стало изобретение барометра-анероида (безжидкостного барометра) французским инженером Люсьеном Види в 1844 году. Основой этого прибора является герметичная гофрированная металлическая коробочка, из которой откачан воздух. При изменении атмосферного давления коробочка сжимается или расширяется. Эти незначительные деформации усиливаются с помощью системы рычагов и передаются на стрелку, которая движется по шкале. Барометры-анероиды оказались гораздо более компактными, прочными и безопасными, что позволило широко использовать их в быту, на кораблях, в экспедициях и в авиации.

Ответ: В 1844 году Люсьен Види изобрёл барометр-анероид — безжидкостный прибор, который был более компактным и безопасным, чем ртутный, что способствовало его широкому распространению.

Современные барометры

С развитием электроники появились цифровые барометры. В них используются миниатюрные датчики (чаще всего мембранно-тензометрические или ёмкостные), которые преобразуют изменение давления в электрический сигнал. Этот сигнал обрабатывается микропроцессором, и результат выводится на цифровой дисплей. Такие барометры отличаются высокой точностью, компактностью и многофункциональностью. Сегодня они встраиваются во многие устройства: смартфоны, фитнес-браслеты, туристические навигаторы и метеостанции, предоставляя пользователям точную информацию об атмосферном давлении и высоте над уровнем моря.

Ответ: Современные цифровые барометры используют электронные датчики и встраиваются в различные гаджеты, обеспечивая высокую точность и удобство измерений.