Slide 1

Měření atmosférického tlaku
(Učebnice strana 130)

Do nádoby s vodou ponoříme sklenici tak, aby se naplnila vodou.
Potom pomalu zvedáme sklenici dnem vzhůru tak, aby okraj sklenice
zůstal ve vodě. Voda ze sklenice nevyteče.

pa

F

Fg

pa

Na hladinu vody v nádobě působí
atmosférický tlak vzduchu, který se
kapalinou přenáší všemi směry
(podle Pascalova zákona). Tlaková
síla atmosférického vzduchu je větší
než gravitační síla působící na vodu
ve sklenici.
Tohoto jevu využil italský fyzik
Evangelista Torricelli.

Pokus, který byl proveden na základě jeho návrhu v roce 1643 se stal
základem pro měření atmosférického tlaku. Na jeho počest se nazývá
Torricelliho pokus.


Slide 2

Skleněnou trubičku délky 1 metr na jednom konci zatavenou naplnili zcela
rtutí. Druhý konec trubičky utěsnili, obrátil ji dnem vzhůru a uzavřený
konec vložili do misky se rtutí zataveným koncem nahoru.
Když konec trubičky uvolnili,
hladina rtuti v trubičce sice
poklesla, ale stále byla výše
než hladina v misce. V horní
části trubičky se vytvořilo asi
240 mm dlouhé vakuum.
h Torricelli usoudil, že rtuť
v trubičce je držena
hmotností vzduchu, která
se projevuje tlakem na
rtuť v misce. Tím dokázal
existenci atmosférického
tlaku a hmotnostní povahu
vzduchu.
Při naklonění trubičky zůstává hladina rtuti v trubičce stále ve stejné výšce
nad hladinou rtuti v misce, asi 760 mm. Z hydrostatického tlaku rtuti
můžeme vypočítat atmosférický tlak, který působí na hladinu rtuti v nádobě.


Slide 3

h

Při výšce h rtuti v trubičce nad hladinou rtuti v misce je
rtuť v klidu, nastala rovnováha.
Atmosférický tlak je vyrovnán s hydrostatickým tlakem
sloupce rtuti, platí pa = ph.
h = 760 mm = 0,76 m
ρ = 13 500 kg/m3 (hustota rtuti)
ph = pa = ? Pa
pa  ph

pa

pa
ph

pa  h  ρ  g
p a  0 , 76  13 500  10

p a  102 600 Pa 
 102 kPa 
 1 000 hPa

Tímto způsobem byl naměřen atmosférický tlak
přibližně 1 000 hPa.
Pokud bychom použili místo rtuti vodu, pak by rozdíl hladin byl asi 10,2 m.
pa  h  ρ  g

 h 

pa

ρg

h 

102 000
1 000  10

h  10 , 2 m

Nad hladinou vody ale není vzduchoprázdno (vakuum), ale je tam malé
množství vzduchu, který byl rozpuštěn ve vodě, a vodní pára.


Slide 4

Podle Torricelliho pokusu byl sestrojen pro měření
atmosférického tlaku rtuťový tlakoměr neboli barometr.

Rtuťový barometr se skládá z trubice
na jednom konci zatavené, naplněné
rtutí, na kterou na druhém zahnutém
konci působí atmosférický tlak.
Hmotnost rtuti vytlačené do trubice je
v rovnováze s hmotností atmosféry,
která působí na hladinu rtuti v nádobce.

h
pa

S kolísáním barometrického tlaku
kolísá výška sloupce rtuti v trubici.
Jinak řečeno rtuť se v trubici ustálí
v takové výšce h, při níž je
hydrostatický tlak rtuťového sloupce
roven atmosférickému tlaku.
Podle výšky rtuti pod zataveným koncem
lze určit velikost atmosférického tlaku
(čím výš rtuť vystoupí, tím je větší tlak).

pa  h  ρ  g


Slide 5

Aneroid je přístroj k měření atmosférického tlaku (tlaku vzduchu).
Práce s aneroidem je oproti práci se rtuťovým tlakoměrem podstatně
jednodušší, protože přístroj je menší, uzavřený (nehrozí únik rtuti) a
odolnější (nehrozí rozbití skleněných částí).
ručička na stupnici
Principem je tenkostěnná kovová krabička,
uvnitř vzduchoprázdná, která se působením
atmosférického tlaku více nebo méně
deformuje. Velikost deformace je přenášena
na ručičku ukazující velikost tlaku na stupnici.
Stupnice může být označena
v jednotkách tlaku – v hektopascalech
vakuum
(dříve Torr, milibar). Aneroid na rozdíl od
rtuťového tlakoměru neměří přímo
Pružné zvlněné víčko – prohnutí
se mění se změnou
atmosférický tlak, ale jenom jeho změny.
atmosférického tlaku.
Proto k označení hodnot tlaku na stupnici
Pohyb se přenese na ručičku
aneroidu se používá rtuťový tlakoměr.
Aneroid vynalezl v roce 1843 Lucien Vidie. Původní název barometre
anéroide znamená "tlakoměr bez kapaliny". Někdy se používal i název
pérový tlakoměr (barometr).


Slide 6

Na meteorologických stanicích se atmosférický tlak měří průběžně.
K automatickému záznamu hodnot
atmosférického tlaku během
celého týdne se používá barograf.
Jeho princip je podobný jako u
aneroidu, jen je v něm použito
několika zvlněných plechových
krabic nad sebou, aby se dosáhlo
většího prohnutí, a tím i citlivějšího
posunu ručičky při změnách tlaku.
Grafický záznam stavu atmosférického
tlaku se zachycuje na papíře navinutém
na válci, který se rovnoměrně otáčí
kolem osy jednou za týden.
Název „barograf“ souvisí s názvem
jednotky bar (b), která se používala
dříve hlavně v meteorologii. Častěji se
používala jednotka milibar (mb).
1 b = 1 000 mb, 1 mb = 1 hPa = 100 Pa
Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 137 – 138.