Что такое атмосферное давление?
Если Вы любите смотреть прогноз погоды по телевизору, то там помимо температурного прогноза ( -18°С, +2°С, +25°С) говорят про ветер, осадки, и атмосферное давление ( мм.рт.ст.). Так что это за давление атмосферы? “мм.рт.ст.”? Откуда оно взялось? попробуем разобраться в этой статье.
Итак, читаем определение: Миллиме́тр рту́тного столба́ (русское обозначение: мм рт. ст.; международное: mm Hg) — внесистемная единица измерения давления, равная 101 325 / 760 ≈ 133,322 368 4 Па; иногда называется «торр» (русское обозначение — торр, международное — Torr) в честь Эванджелиста Торричелли.
Читаем, и ничего не понимаем. Приводятся какие то утверждения и цифры, а понимания зачем нам мм.рт.ст. всё равно не приходит. Видимо господин Торричелли много понимал в атмосферном давлении…ну что ж, давайте посмотрим, что же такого великого сделал Торричелли?
А всё пошло как ни странно от проблем с насосами, которые использовали для вертикального поднятия воды, но почему-то они “отказывались” работать. Тогда пошли с этой проблемой к Галилею. Великий Галилей осмотрел насосы, дал своё заключение, что насосы все исправны, но поднять воду выше чем на 10 метров они не могут. Но почему именно 10 метров а не 4,5,30 или 50? На этот вопрос Галилей не смог дать ответа. И только после смерти, его ученик Торричелли решил разобраться, так что ж там с насосами то намутитли? Для опыта он предложил использовать стеклянную колбу длинной 1 метр, а вместо воды использовать ртуть. Налить в эту колбу ртуть, плотно закрыть, перевернуть, опустить в чашку с ртутью, и только под ртутью откупорить колбу. Часть ртути при этом выливается в чашку, а часть ртути остаётся в колбе (смотри рисунок 1). При этом высота столба оставшейся в трубке ртути равна примерно 0,76 м. ( или 760 мм). Над ртутью в колбе воздуха нет, там безвоздушное пространство (вакуум). Смотри рисунок 2. Так почему же ртуть не вся вылилась в чашку? Торричелли дал следующее объяснение: Между землёй и атмосферой находится воздух. А так как у нас земля всё притягивает (в том числе и воздух) то верхние слои воздуха давят на нижние, и чем ниже слои воздуха, тем больше на них оказывается давление верхними слоями. Причём нижние слои воздуха ещё сильней давят на всё остальное, землю, дома, людей, растения, и всё остальное, что находится и двигается у нас на земле. Именно давление воздуха на землю, который находится между атмосферой и землёй называется атмосферным давлением. Так и в опыте, атмосфера (слои воздуха) давит на поверхность ртути в чашке, при этом из опыта видно, что ртуть находится в равновесии. Значит давление ртути в колбе на ртуть в чашке равно атмосферному давлению на поверхность ртути в чашке (смотри рисунок 3). Соответственно чем выше атмосферное давление на верхние слои ртути в чашке, тем выше поднимется ртуть в колбе, и наоборот, чем меньше атмосферное давление на ртуть в чашке, тем ниже будет высота столба ртути в колбе. Потом Торричелли взял карандаш, отмерил по вертикали чёрточками миллиметры на колбе, и условно сказал: ”Вот так теперь будем измерять атмосферное давление! В миллиметрах ртутного столба или сокращённо мм.рт.ст, а установку это назовём умным словом - барометром!” Вот так всё просто. Важно понимать, что это всего лишь условность. К примеру если б Торричелли взял вместо ртути воду, то сейчас мы бы измеряли в миллиметрах водного столба (мм.вд.ст) и так далее, заливайте любую жидкость, берите любую размерность и измеряйте атмосферное давление как вам хочется. Просто исторически сложилось так, что как то весь мир договорился, что будем атмосферное давление мерить ртутью, миллиметрами и столбами и никак иначе. Вот например Паскаль прям на улице взял и сделал водяной барометр (Рисунок 4).
Так в итоге, что ж такое атмосферное давление? Это давление, которое оказывает воздух на поверхность земли. А атмосфера в данном случае это просто верхняя граница, за которую воздух не может выйти.