Putem măsura presiunea atmosferică, forța exercitată de atmosferă pe suprafața pământului, cu un barometru (Figura 9.4). Un barometru este un tub de sticlă care este închis la un capăt, umplut cu un lichid nevolatil, cum ar fi mercurul, apoi răsturnat și scufundat într-un recipient cu acel lichid. Atmosfera exercită presiune asupra lichidului în afara tubului, coloana de lichid exercită presiune în interiorul tubului, iar presiunea la suprafața lichidului este aceeași în interiorul și în afara tubului. Înălțimea lichidului din tub este deci proporțională cu presiunea exercitată de atmosferă.
Figura 9.4 Într-un barometru, înălțimea, h, a coloanei de lichid este utilizată ca măsurătoare a presiunii aerului. Utilizarea mercurului lichid foarte dens (stânga) permite construirea de barometre de dimensiuni rezonabile, în timp ce utilizarea apei (dreapta) ar necesita un barometru de peste 10 metri înălțime.
Dacă lichidul este apă, presiunea atmosferică normală va susține o coloană de apă de peste 10 metri înălțime, ceea ce este destul de incomod pentru a face (și a citi) un barometru. Deoarece mercurul (Hg) este de aproximativ 13,6 ori mai dens decât apa, un barometru cu mercur trebuie să aibă doar 1/13,6 din înălțimea unui barometru de apă – o dimensiune mai potrivită. Presiunea atmosferică standard de 1 atm la nivelul mării (101.325 Pa) corespunde unei coloane de mercur care are aproximativ 760 mm înălțime. Torr a fost inițial destinat să fie o unitate egală cu un milimetru de coloană de mercur, dar nu mai corespunde exact. Presiunea exercitată de un fluid datorită gravitației este cunoscută sub denumirea de presiune hidrostatică, p:
p = hρg
unde h este înălțimea fluidului, ρ (litera greacă mică rho) este densitatea fluidului și g este accelerația datorată gravitației.
| Exemplul 9.2 Calculul presiunii barometrice
Arătați calculul care susține afirmația că presiunea atmosferică în apropierea nivelului mării corespunde presiunii exercitate de o coloană de mercur care are aproximativ 760 mm înălțime. Densitatea mercurului = 13,6 g/cm3. Soluţie Presiunea hidrostatică este dată de p = hρg, cu h = 760 mm, ρ = 13,6 g/cm3 și g = 9,81 m/s2. Introducerea acestor valori în ecuație și efectuarea conversiilor necesare de unitate ne va oferi valoarea pe care o căutăm. (Notă: ne așteptăm să găsim o presiune de ~101.325 Pa.) 101.325 N/m2 = 101.325 kg (m/s2)/m2 = 101.325 kg/(m s2) p = (760 mm × 1 m/1000 mm)×((13,6 g/1cm3)×(1 kg/1000 g)×(100 cm3/1 m3))×(9,81 m/1s2) = (0,760 m)(13.600 kg/m3)(9,81 m/s2) = 1,01 × 105 kg/ms2 = 1,01 × 105 N/m2 = 1,01 × 105 Pa ExerciȚiu Calculați înălțimea unei coloane de apă la 25 °C care corespunde presiunii atmosferice normale. Densitatea apei la această temperatură este de 1,0 g/cm3. |
Sursa: Chemistry 2e, by OpenStax, access for free at https://openstax.org. ©2020 Rice University, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu, © 2024 MultiMedia Publishing
Lasă un răspuns