این مقاله زیرمجموعه‌ای از صفحه‌ی آموزش فیزیک با نقشه راه کلاسلی است.
فشارسنج هوا (بارومتر)
مقدمه
- در این درس به بررسی بارومتر یا فشارسنج هوا و نحوه‌ی اندازه‌گیری فشار جو می‌پردازیم.
- پیش‌نیاز این درس، آشنایی با مفاهیمی مانند فشار، چگالی و شتاب گرانشی است.
تاریخچه
- اختراع بارومتر در سال ۱۶۴۳ میلادی توسط توریچلی، فیزیکدان ایتالیایی انجام شد.
نحوه‌ی عملکرد
- بارومتر جیوه‌ای از یک لوله‌ی شیشه‌ای ۸۰ سانتی‌متری پر از جیوه تشکیل شده است که وارونه در یک ظرف جیوه قرار می‌گیرد.
- ارتفاع ستون جیوه در لوله‌ی شیشه‌ای به دلیل فشار هوا تعیین می‌شود.
- با افزایش ارتفاع از سطح دریا، فشار هوا کاهش می‌یابد و ارتفاع ستون جیوه نیز کم می‌شود.
رابطه‌ی فشار هوا و ارتفاع ستون جیوه
P₀ = ρgh
- P₀: فشار هوا
- ρ: چگالی جیوه
- g: شتاب گرانشی
- h: ارتفاع ستون جیوه
کاربردها
- اندازه‌گیری فشار جو
- پیش‌بینی وضعیت آب و هوا
- اندازه‌گیری ارتفاع
مزایا
- ساده و دقیق
- قابل حمل
معایب
- استفاده از جیوه خطرناک است.
- برای ارتفاعات زیاد مناسب نیست.
قلم خودکار
- سوراخ ریز در قسمت بالایی قلم خودکار، فشار هوا را به داخل جوهر هدایت می‌کند و باعث خروج جوهر از نوک قلم می‌شود.
نکات مهم
- در لوله‌های مویین (قطر داخلی حدوداً یک دهم میلی‌متر) به دلیل اثر مویینگی، ارتفاع ستون جیوه به طور دقیق با رابطه‌ی P₀ = ρgh مطابقت ندارد.
- چگالی جیوه 13600 کیلوگرم بر متر مکعب و شتاب گرانشی زمین 9.8 نیوتن بر کیلوگرم است.
- فشار هوا در سطح دریای آزاد 760 میلی‌متر جیوه است.
جمع‌بندی
- بارومتر وسیله‌ای برای اندازه‌گیری فشار جو است.
- فشار جو با ارتفاع از سطح دریا تغییر می‌کند.
- رابطه‌ی P₀ = ρgh ارتفاع ستون جیوه را با فشار هوا مرتبط می‌کند.
- بارومتر کاربردهای مختلفی در اندازه‌گیری فشار، ارتفاع و پیش‌بینی وضعیت آب و هوا دارد.
منابع
- کتاب فیزیک دهم ریاضی و تجربی
- Wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Barometer
کلمات کلیدی
- فشار هوا
- بارومتر
- توریچلی
- ارتفاع ستون جیوه
- چگالی
- شتاب گرانشی
- لوله‌های مویین
- قلم خودکار
موارد قابل بحث
- خطرات استفاده از جیوه در بارومتر
- جایگزین‌های جیوه در بارومتر
- کاربردهای دیگر بارومتر
- دقت اندازه‌گیری فشار هوا با بارومتر
سوالات
- چرا از جیوه در بارومتر استفاده می‌شود؟
- رابطه‌ی P₀ = ρgh چه رابطه‌ای را نشان می‌دهد؟
- ارتفاع ستون جیوه در قله‌ی کوه اورست چقدر است؟
- سوراخ ریز در قلم خودکار چه کاربردی دارد؟
پاسخ
- جیوه چگالی بالایی دارد و به همین دلیل ارتفاع ستون جیوه در بارومتر به اندازه‌ی قابل قبولی است.
- این رابطه فشار هوا را به ارتفاع ستون جیوه، چگالی جیوه و شتاب گرانشی مرتبط می‌کند.
- با توجه به رابطه‌ی P₀ = ρgh و با فرض چگالی جیوه 13600 کیلوگرم بر متر مکعب و شتاب گرانشی 9.8 نیوتن بر کیلوگرم، ارتفاع ستون جیوه در قله‌ی اورست حدود 337 میلی‌متر جیوه است.
- این سوراخ فشار هوا را به داخل جوهر هدایت می‌کند و باعث خروج جوهر از نوک قلم می‌شود.
جهت دریافت کامل این دوره‌ی آموزشی لطفاً به صفحات آموزش فیزیک دهم ریاضی و آموزش فیزیک دهم تجربی مراجعه فرمایید.
کلاسلی آماده‌ی دریافت نظرات، پیشنهادات و انتقادات شما کاربران گرامی است.