Атмосферное давление

Содержание и основные понятия

← Вернуться к оглавлению
Alterna · физика · 3.3
Атмосферное давление
Опыт Торричелли, барометр, манометры, пресс
Воздух весит. И он давит на нас с силой в 1 кг на каждый квадратный сантиметр. Как Торричелли измерил атмосферу ртутью и как работают барометры.
ФГОС · 7 класс
ФОП · базовый
01
Атмосферное давление
Воздух имеет вес — и он давит на нас.
Вес воздуха
Воздух — это смесь газов (азот, кислород, аргон и др.). Как и любое вещество, воздух имеет
массу
, а значит, и вес.
На уровне моря атмосферное давление — около
101325 Па (760 мм рт. ст.)
.
На каждый квадратный сантиметр поверхности Земли давит столб воздуха массой около 1 кг!
Это любопытно: История открытия
В 1643 году
Эванджелиста Торричелли
(ученик Галилея) впервые измерил атмосферное давление. Он наполнил ртутью стеклянную трубку, перевернул её в чашу с ртутью — столб опустился до 760 мм. Это и есть
опыт Торричелли
.
02
Опыт Торричелли
Как измерили атмосферное давление?
Опыт Торричелли
Стеклянную трубку длиной ~1 м заполняют ртутью. Переворачивают в чашу с ртутью. Столб ртути опускается до высоты ~760 мм — над ним образуется
вакуум (торричеллиева пустота)
.
Атмосферное давление уравновешивается давлением столба ртути:
p
атм
= ρ
рт
· g · h = 13600 · 9.8 · 0.76 ≈ 101325 Па
🍇
Опыт Торричелли
IV-026 · слайдер высоты + наклон трубки
Высота над уровнем моря:
0
км
03
Барометр-анероид
Прибор для измерения атмосферного давления без жидкости.
Барометр-анероид
Барометр-анероид
— прибор для измерения атмосферного давления, не содержащий жидкости. Основан на
металлической коробке
(анероиде), из которой откачан воздух. При изменении давления коробка сжимается или расширяется, передавая движение стрелке.
Шкала проградуирована в мм рт. ст. или гПа.
🎉
Барометр — высота и давление
IV-027 · P(h): давление убывает с высотой
Высота:
0
км
04
Манометры и насосы
Приборы для измерения давления жидкостей и газов.
Манометр
Манометр
— прибор для измерения давления жидкости или газа (больше или меньше атмосферного).
Жидкостный манометр — U-образная трубка с жидкостью. Разность уровней показывает разность давлений.
Поршневой жидкостный насос
Работа поршневого насоса:
Поршень поднимается → под клапаном создаётся разрежение
Атмосферное давление давит на воду в колодце → открывается нижний клапан
Вода поднимается в насос
Поршень опускается → нижний клапан закрывается, верхний открывается
Вода поднимается за счёт атмосферного давления — не выше ~10.3 м.
05
Гидравлический пресс
Выигрыш в силе за счёт разной площади поршней.
Гидравлический пресс
По закону Паскаля давление передаётся одинаково:
F₁/S₁ = F₂/S₂   →   F₂ = F₁ · S₂/S₁
Выигрыш в силе = S₂/S₁. Но проигрыш в расстоянии: малый поршень проходит большой путь, большой — малый.
🔨
Гидравлический пресс — выигрыш в силе
IV-028 · интерактивный пресс
F₁:
20
Н
S₂/S₁:
10
x
Ц
Что нужно понимать
Результат 1
Объяснять физический смысл темы «Атмосферное давление» через модель, а не только через формулу.
Результат 2
Различать и корректно использовать термины: атмосферное давление, барометр, манометр.
Результат 3
Указывать условия применимости закона, проверять единицы и предельные случаи.
Т
Термины темы
Определение должно указывать физический смысл, а не заменяться бытовым синонимом.
атмосферное давление
Давление, создаваемое атмосферой на находящиеся в ней тела и поверхности.
барометр
Прибор для измерения атмосферного давления.
манометр
Прибор для измерения давления жидкости или газа, часто относительно атмосферного.
опыт Торричелли
Опыт с ртутным столбом, демонстрирующий атмосферное давление и позволяющий измерить его.
Ф
Происхождение и вывод формул
Фундаментальный закон нельзя «доказать» алгеброй: для каждой записи указано, является ли она определением, экспериментальным законом или следствием модели.
p
=
ρ
g
h
p=\rho gh
p
=
ρ
g
h
следствие модели
Давление ртутного столба.
Ниже показано, из какого определения, опыта или закона возникает эта запись и где она применима.
p
верх
≈
0
p_{\text{верх}}\approx0
p
верх
​
≈
0
В опыте Торричелли над ртутным столбом образуется почти вакуум.
p
атм
=
p
столба
p_{\text{атм}}=p_{\text{столба}}
p
атм
​
=
p
столба
​
На одном горизонтальном уровне атмосферное давление уравновешивает давление ртутного столба.
p
атм
=
ρ
H
g
g
h
p_{\text{атм}}=\rho_{\mathrm{Hg}}gh
p
атм
​
=
ρ
Hg
​
g
h
Гидростатическая модель связывает измеренную высоту столба с атмосферным давлением.
Условия:
Ртуть покоится, плотность и g известны, давление пара ртути над столбом пренебрежимо мало; высота измерена вертикально.
Контроль:
Размерности обеих частей должны совпадать; результат проверяют на знак, порядок и предельный случай.
!
Границы модели и типичные ошибки
Ошибка: забыть условие модели
Нельзя переносить формулу на любую ситуацию только из-за совпадения букв. Ключевое условие этой темы: Воздух весит. И он давит на нас с силой в 1 кг на каждый квадратный сантиметр. Как Торричелли измерил атмосферу ртутью и как работают барометры.
Как проверить рассуждение
Формула применима только после выбора системы и допущений. Затем проверьте единицы, направление векторов и поведение результата при нулевом или очень большом параметре.
Σ
Вывод по теме
Атмосферное давление
Воздух весит. И он давит на нас с силой в 1 кг на каждый квадратный сантиметр. Как Торричелли измерил атмосферу ртутью и как работают барометры.
Воздух весит. И он давит на нас с силой в 1 кг на каждый квадратный сантиметр. Как Торричелли измерил атмосферу ртутью и как работают барометры.
Формула применима только после выбора системы и допущений.
Любой численный результат сопровождается единицей, знаком и объяснением его физического смысла.
Содержание сверено с ФРП по физике ООО/СОО 2025 года и тематикой действующих линий ФПУ: И. М. Пёрышкин и соавторы (7–9), Г. Я. Мякишев и соавторы (10–11); углубления — с линиями «Инженеры будущего» и В. А. Касьянова. Формулировки оригинальные, тексты учебников не воспроизводятся.