Номер 3, страница 142 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. Параграф 42. Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 3, страница 142.

Условие.

3. Атмосферное давление равно 770 мм рт. ст. Что это означает?

Решение.

Решение 2.

Атмосферное давление равно 770 мм рт. ст. Что это означает?

Выражение "атмосферное давление равно 770 мм рт. ст." означает, что давление, создаваемое атмосферой Земли в данной точке, способно уравновесить столб ртути высотой 770 миллиметров в ртутном барометре.

Исторически давление начали измерять с помощью опыта Торричелли. В этом опыте запаянную с одного конца стеклянную трубку, заполненную ртутью, переворачивают и опускают открытым концом в чашу с ртутью. Под действием силы тяжести часть ртути выливается, а вверху трубки образуется безвоздушное пространство (торричеллиева пустота). Высота оставшегося столба ртути уравновешивается давлением атмосферы на поверхность ртути в чаше.

Таким образом, 770 мм рт. ст. — это гидростатическое давление, которое оказывает столб ртути высотой 770 мм. Чтобы выразить это давление в системных единицах (Паскалях), нужно использовать формулу гидростатического давления: $p = \rho \cdot g \cdot h$.

Дано:

$h = 770 \text{ мм рт. ст.}$
$\rho_{рт} \approx 13600 \text{ кг/м}^3$ (плотность ртути)
$g \approx 9,8 \text{ Н/кг}$ (ускорение свободного падения)

Перевод в СИ:

$h = 770 \text{ мм} = 0,77 \text{ м}$

Найти:

$p$ — ?

Решение:

Для расчета давления воспользуемся формулой гидростатического давления: $p = \rho_{рт} \cdot g \cdot h$

Подставим числовые значения в формулу: $p = 13600 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3} \cdot 9,8 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} \cdot 0,77 \text{ м}$

$p = 102625,6 \text{ Па}$

Полученное значение можно округлить и выразить в килопаскалях (кПа): $p \approx 102626 \text{ Па} \approx 102,6 \text{ кПа}$

Для сравнения, нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст., что равно 101325 Па. Следовательно, давление 770 мм рт. ст. является повышенным.

Ответ: Атмосферное давление 770 мм рт. ст. означает, что воздушная оболочка Земли оказывает такое же давление, как и столб ртути высотой 770 мм. В единицах СИ это давление составляет приблизительно 102626 Па или 102,6 кПа.

4. Какие единицы атмосферного давления

Существует несколько единиц для измерения атмосферного давления. Основной единицей в Международной системе единиц (СИ) является Паскаль, но используются и другие, как системные, так и внесистемные единицы.

• Паскаль (Па, Pa): Это основная единица давления в системе СИ. Один Паскаль равен давлению, создаваемому силой в один ньютон, равномерно распределенной по поверхности площадью один квадратный метр ($1 \text{ Па} = 1 \text{ Н/м}^2$). Из-за того, что Паскаль — очень маленькая величина, на практике часто используют кратные единицы.
• Гектопаскаль (гПа, hPa): Кратная единица, широко используемая в метеорологии. $1 \text{ гПа} = 100 \text{ Па}$. Гектопаскаль удобен тем, что он численно равен миллибару.
• Килопаскаль (кПа, kPa): Кратная единица, часто используемая в технике и науке. $1 \text{ кПа} = 1000 \text{ Па}$.
• Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg): Внесистемная единица, исторически одна из первых. Она определяет давление, уравновешиваемое столбом ртути высотой 1 мм. Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. $1 \text{ мм рт. ст.} \approx 133,322 \text{ Па}$.
• Бар (bar) и Миллибар (мбар, mbar): Внесистемные единицы. 1 бар приблизительно равен одной атмосфере. $1 \text{ бар} = 10^5 \text{ Па} = 100 \text{ кПа}$. $1 \text{ мбар} = 0,001 \text{ бар} = 100 \text{ Па} = 1 \text{ гПа}$.
• Стандартная атмосфера (атм, atm): Внесистемная единица, определяемая как давление на уровне моря при стандартных условиях. $1 \text{ атм} = 760 \text{ мм рт. ст.} = 101325 \text{ Па}$.

Ответ: Основные единицы измерения атмосферного давления: Паскаль (Па) и его производные (гПа, кПа), миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.), бар (мбар) и стандартная атмосфера (атм).