§30 Вес газов. Атмосфера. Действие атмосферного давления
Воздух – смесь газов. Он включает азот, кислород, водяной пар, углекислый газ и другие. У
воздуха тоже есть масса и вес.
Если взвесить литровую колбу с воздухом, выкачать воздух и взвесить снова, окажется, что масса
этого воздуха примерно 1 г.
Это немало – в обычном школьном кабинете около 200 кг воздуха, а за сутки человек пропускает
через лёгкие около 20–30 кг воздуха.
Из-за массы воздух притягивается к Земле под действием силы тяжести и образует оболочку,
которую мы называем атмосферой.
У атмосферы нет чётких границ. По мере отдаления от Земли её плотность уменьшается, и
атмосфера плавно переходит в космическое пространство. Но условную границу проводят по
линии Кáрмана – на высоте около 100 км. Выше неё невозможны полёты самолетов. По линии
Кáрмана определяют верхнюю границу государств.
Этот 100-километровый слой обладает массой и притягивается к Земле. А по закону Паскаля
верхние слои передают давление во все стороны, поэтому все тела на Земле испытывают
атмосферное давление.
Чтобы понять насколько существенно давление атмосферы, сравним его с давлением воды в
стакане.
Вода массой 100 г давит на дно стакана с силой 1 Н. Если стакан закрыть тонкой гибкой пластиной
(например открыткой) и, придерживая ладонью, перевернуть, вода будет давить на пластину с
такой же силой. Но, если убрать ладонь, вода не выльется. Почему?
Помимо веса воды, в опыте участвуют ещё две силы: сила атмосферного давления снизу, которая
удерживает воду, и сила давления воздуха в стакане, которая «выдавливает» её. У воздуха в
стакане и воздуха снаружи разное давление. Вода прогибает пластину и увеличивает объем
воздуха в стакане. Но количество молекул остаётся неизменным, и давление газа уменьшается.
Эта разница давлений воздуха внутри и снаружи способна удерживать 100 г воды. И чем больше
будет разница давлений изнутри и снаружи, тем сильнее будет проявляться действие
атмосферного воздуха.
Этот опыт не показывает точного значения атмосферного давления, но подтверждает его
существование.
1. Что такое атмосфера?
2. Как доказать наличие веса у воздуха?
3. Почему воздух под действием теплового движения молекул не улетает в космическое пространство, а собирается вблизи Земли?
4. Как можно доказать наличие давления атмосферы?