Давление — это величина, которая является отношением модуля силы давления тела на поверхность, действующей перпендикулярно, к площади этой поверхности.
В СИ:
Внесистемные единицы давления:
- техническая атмосфера (ат): 1 ат = 9,8 * 104 Па;
- физическая атмосфера (атм) — давление, производимое столбом ртути высотой 760 мм: 1 атм = 1 ат = 101325 Па;
- миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.): 1 мм рт. ст. ≈ 133,3 Па;
- бар (в метеорологии используется миллибар): 1 бар = 105 Па, 1 мбар = 102 Па.
Давление вокруг нас
Все твёрдые тела оказывают давление, но наиболее интересные примеры давления можно увидеть в жидкостях и газах, в частности, в воде и воздухе. Давление играет важную роль в повседневной жизни. Благодаря ему работают насосы и гидравлические прессы. Давление воздуха имеет важное значение для здоровья человека. Нормальное атмосферное давление идеально подходит человеку, и, если это давление существенно изменяется, то человек плохо себя чувствует, даже заболевает.
Тело действует на поверхность силой давления, равной весу тела. Если тело поворачивать и ставить другой стороной на поверхность, то площадь соприкосновения может меняться и, следовательно, давление будет отличаться в большую или меньшую сторону.
Есть много ситуаций, когда важно уменьшить или увеличить давление. Если человек чистит яблоко, то затрачивает меньше усилий, орудуя острым ножом. У острого ножа площадь поверхности, контактирующая с кожурой, меньше, чем у тупого.
Если делают инъекцию лекарства, лучше иметь дело с острой иглой, чем с тупой, так как меньшая площадь контакта означает, что меньшее усилие требуется, чтобы игла проколола кожу.
Атмосферное давление
Поверхность Земли находится на дне воздушного моря. Все предметы на поверхности и вблизи неё испытывают давление со стороны слоёв воздуха. Это давление называют атмосферным.
Атмосферное давление изменяется с высотой. Чем выше человек поднимается над поверхностью планеты:
- тем меньше вес воздуха над ним;
- тем ниже атмосферное давление.
Опыт Торричелли
Для измерения атмосферного давления используют барометр. Этот прибор изобрёл итальянский физик Торричелли (1608—1647).
Барометр, построенный Торричелли в 1643 году, состоял из длинной стеклянной трубки, заполненной ртутью. Трубка была открыта на одном конце и этим концом опущена в чашу, содержащую ртуть, а в запаянном конце трубки образовывался вакуум (воздух отсутствовал практически полностью и давление было значительно ниже, чем 1 атм.)
Окружающий воздух оказывает давление на поверхность ртути в чаше, и столбик ртути в трубке поднимается до определённого уровня. Таким образом, высота, на которую ртуть поднимается в стеклянной трубке соответствует нормальному атмосферному давлению воздуха (то есть, 1 атм). Торричелли обнаружил, что при стандартном атмосферном давлении, столбик ртути поднимается на высоту 760 миллиметров.
Значение 1 атм (называемое нормальной или физической атмосферой) равно давлению, которое уравновешивает столбик ртути, высотой 760 мм, при температуре 0° C.
Изобретение Торричелли используется как в научных лабораториях, так и в домашних хозяйствах. Так как изменение атмосферного давления оказывает влияние на погодные условия, многие домашние внутренние и наружные термометры сегодня также имеют в своём составе барометр.