Атмосфералық қысым. Торричелли тәжірибесі. Барометр. Атмосфералық қысымның биіктікке байланысты өзгеруі

І. Сабақтың тақырыбы: Атмосфералық қысым. Торричелли тәжірибесі. Барометр. §40. Атмосфералық қысымның биіктікке байланысты өзгеруі.§41.
ІІ. Сабақтың мақсаты:
1 Білімділік мақсаты: Атмосфералық қысым ұғымымен, Торричелли тәжірибесімен, Атмосфералық қысымның биіктікке
байланысты өзгеруімен танысу.
2 Дамытушылық: оқушылардың ойлау қабілетін дамыту. Физикалық теорияны, заңдылықтарын қолдана білу.
Эксперименттер жүргізуге икемділіктерін арттыру.
3 Тәрбиелік. Өздігінен ізденуге, еңбек сүйгіштікке баулу.
ІІІ. Сабақтың түрі: Аралас, эксперименттік.
ІV. Сабақтың әдісі: кітаппен жұмыс. Сұрақ - жауап.
V. Пәнаралық байланыс: химия, биология.
VІ. Сабақта қолданатын техникалық, көрнекілік құралдар:
1. Компьютер.
2. Комовский сорғы немесе қол сорғы.
3. Тақырыпқа сай слаидтар.
4. Паскаль шары.
5. Фонтанды демонстрациялайтын құрал, станок.
6. Станок, суыбар ыдыс, қант.
7. Құмыра, жұмыртқа.
8. Тарелка, теңге. /монета/
9. «Магдебург» тарелкалар.

VІІ. Сабақтың өту барысы:
1 Ұйымдастыру кезеңі: амандасу, түгендеу, сабаққа назарын аудару.
2 Өткен тақырыпты қайталау. /сұрақ қою арқылы/
3 Жаңа сабақты түсіндіру.
4 Жаңа сабақты бекіту.
5 Тақырыпқа байланысты есептер шығару.
6 Үйге тапсырма беру.
7 Бағалау.

Өткен тақырыпқа байланысты сұрақтар.
1 Су құбырының құрылысы.
2 Паскаль заңы.
3 Ауырлық күші әсер ететін сұйықтың ыдыс табанына түсіретін қысымның формуласы.

Жаңа сабақ.
Жердің бетін ауа қабығы – атмосфера қоршап тұрады. (Атмосфера – грекше атмос - бу, ауа және сфера – шар деген екі сөзден құралған). Ауа құрамында көптеген газдар: оттегі О2 - 21%, азот N - 78%, көмір қышқыл газы СО2 – 0, 03%, инертті газдар т. б. бар.

Атмосфера бірнеше қабаттан тұрады. Ауырлық күшінің әрекетінен жоғарғы қабатынан төменгі қабаттарына қысым түсіреді. Атмосфера – газ болғандықтан Паскаль заңы бойынша барлық бағытқа бірдей қысым таратады. Жер бетіне, ондағы барлық денелерге атмосфералық қысым түседі.

Мына 115 суреттегі тәжірибені қарастырайық. Шыны воронканың бетін жұқа резеңке қабықпен жауып, ішіндегі ауаны сорғанда, резеңке қабық ішке қарай тартылуын түсіндіреміз.

2 – тәжірибе. Қантты суы бар ыдыстың түбіне батырып, құрғақ күйінде қайта шығару. Неліктен су түбіне батырылған қант, құрғақ күйде болады? (Себебін түсіндіру)
3 – тәжірибе. Су түбінде жатқан теңгені, суға тигізбей қолмен алу. Болған құбылысты, судан стакан ішіне жиналуын талқылау.
Атмосфералық ауаның тұрақты тығыздығы (әр биікте әр түрлі) және нақты шекарасы болмағандықтан, атмосфералық қысымды өлшеу үшін р=ρgh формуласын қолдануға болмайды.
Бірақ атмосфералық қысымды өлшеу жолын ең алғаш итальян ғалымы Э. Торричелли ойлап тапты.
Ұзындығы 1 м, бір жағы бітеу шыны түтік сынаппен толтырылады. Содан түтіктің аузын жауып, сынап құйылған ыдысқа төңкеріп батырады.
Сынаптың аз бөлігі ыдысқа төгіледі, ал түтікте 76 см сынап бағаны қалады.
(117 - сурет).

Э. Торричелли сынап бағанын атмосфералық қысым ұстап тұрады деп ой түйеді. Атмосфералық қысым ауа райына байланысты өзгеретінін Торричелли байқаған. Кейін Торричелли қондырғысын атмосфералық қысымды өлшеу үшін қолдана бастады.
Қазіргі кезде Оо С температурада 760 мм түтікшедегі сынап қысымына тең атмосфералық қысымды қалыпты атмосфералық қысым деп атау қабылданған.
Бұл қысымды паскальмен есептеп шығару үшін гидростатикалық қысым формуласын қолданамыз: р=ρgh.

ρ = 13595, 1 кг/м3 (ОоС сынап тығыздығы) g = 9, 80665 Н/кг (ауырлық коэффициенті) және h = 760 мм = 0, 76 м. (атмосфералық қысымға сәйкес бағаны).
ρ = 13595, 1 кг/м3 • 9, 80665 Н/кг • 0, 76 м = 101325 Па.
Сонымен 760 мм сынап бағ. – 101325 Па.
1 мм. сынап бағ. – Х. Па.
1 мм. сынап бағ. • 101325 Па
Х = ————————————— = 133, 3 Па.
760 мм. сын. бағ.
1 мм. сын. бағ. = 133, 3 Па

Берілгені Анализ Шешуі:
p = 105 Па F= p• S F= 105 Н/м2 • 1 м2 = 105Н.
S = 1 м2 F= 105 Н
F -?
F 105 Н
Fа = mg. m = —— = ———— = 104 кг = 10 т.
g 10 Н/кг
Күштің 105 Н шамасы массасы 10 т дененің ауырлық күшіне тең.

Біздің осындай күшке шыдайтын себебіміз, адам денесінің бүкіл ауданына таралады және организмімізде атмосфералық қысымды теңгеретіндей қысым бар.
Неміс физигі Отто фон Герикенің ( 1602 - 1686) ж. де атмосфералық қысымның бар екенін Торричеллиден тыс қорытындылаған еді (оның тәжірибелері туралы 9 жыл өткен соң естіген). өте жұқа қабырғалы металл шардың ауасын сора отырып, Герике шардың жиырылғанын байқаған. Шардың жиырылуын ауа қысымының әсерінен болғанын түсінді.

1654 ж. атмосфералық қысымның бар екеніне көз жеткізу үшін Герике «Магдебург жартышарларымен» өзінің атақты тәжірибесін жасайды. Тәжірибенің көрсетулеріне император Фердинанд ІІІ және Регенсбург рейхстагының мүшелері қатысты. Олардың көзінше өзара біріктірілген екі жарты шарлардың қуысының ауа сорылып алынады. Осы жарты шарларды атмосфералық қысым бір - біріне жабыстырғаны сонша, оларды бірнеше жегулі аттармен ажырату қиын болды (120 - сурет).
«Магдебург жартышарларымен» тәжірибе жасау.

Атмосфералық қысымды өлшеуге арналған құрал барометр (грекше барос - ауырлық, метрео - өлшеймін) деп аталады.
118 - сурет барометр - анероид (грекше «анерос - сұйықсыз) деп аталады. Атмосфераның негізгі қабаттары тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера деп бөлінеді (120 - сурет).
Жоғары көтерілген сайын қысым азая береді.
Паскаль осы құбылысты зерттей отырып Торричелли барометрін биік ғимарат үстіне көтереді де, сынап бағанының кемігенін байқады.
Теңіз деңгейінен шамамен 120 м биіктікке көтерген сайын сынап бағаны 1 сантиметрге төмендейтіні анықталды. (120 - сурет).

Авияцияда қолданатын биіктікті өлшейтін аспап – альтиметр деп аталады. Осы құралдың көмегімен ұшақтың биіктігін анықтап отырады.

Бекіту сұрақтары. Сөз жұмбақ.
1 Грекше «атмос» - қазақша қалай аталады? (ауа)
2 Биіктікті көрсететін құрал. (альтиметр)
3 Атмосфералық қысымды өлшейтін құрал. (барометр)
4 «Ауырлық» деген сөздің - грекше мағынасы. (барос)
5 Күштің ауданға қатынасын сипаттайтын физикалық шама. (қысым)
6 Жүрек соғуы – грекше мағынасы. (сфигмос)
7 Атмосфералық қысымның шамасын анықтаған ғалым. (Торричелли)
8 Дене пішіні мен өлшемдерінің өзгеруі? (Деформация)
9 Қысымның өлшем бірлігі? (Паскаль)

20 - жаттығу.
1) Берілгені Шешуі:
po = 760 мм. сын. бағ. p = po - p
p = 722 мм. сын. бағ p = 760 мм. сын. бағ. - 722 мм. сын. бағ = 38 мм. сын. бағ.
т - к: h -?
Бізге белгілі: h - 120 м биіктік сайын 10 мм. сын. бағ. төмендейді. Олай болса пропорция құрамыз:
120 м – 10 мм. сын. бағ.
h м. - 38 мм. сын. бағ. осыдан
120 м • 38 мм. сын. бағ
h = —————————— = 456 м ≈ 460 м.
10 мм. сын. бағ.
Жауабы: 460 м.

2) Берілгені Анализ Шешуі:
po = 101325 Па F= p• S F= 101325 Па • 1, 6 м2 = 162120 Н ≈ 162кН
S = 1, 6 м2 Жауабы: F=162кН
Т - к. F -?
Үйге тапсырма. § 40. § 41.