concepte cheie
fizică
Vremea
Aer
Presiunea atmosferică

introducere
ați urmărit vreodată o prognoză meteo la televizor? Dacă da, este posibil să fi observat literele „H” și „L” care se deplasează pe harta meteo. Acestea sunt adesea denumite zone de „presiune înaltă” (H) și „presiune scăzută” (L). Presiunea despre care vorbesc este presiunea atmosferică. Modificările presiunii aerului pot Prognoza schimbări pe termen scurt ale vremii. Dar de unde știi dacă presiunea aerului se schimbă—sau dacă este ridicată sau scăzută? Oamenii de știință au dezvoltat un instrument numit barometru care poate măsura presiunea atmosferică. În această activitate veți afla cum funcționează un barometru construind unul singur!Pamantul este inconjurat de un strat de aer numit atmosfera. Atmosfera este de aproximativ 300 de mile grosime, și cea mai mare parte este în termen de 10 mile de suprafața Pământului. Aerul este alcătuit din molecule de gaz precum azot, oxigen și dioxid de carbon. Toate aceste molecule apasă pe pământ, iar această presiune se numește presiune a aerului sau presiune atmosferică.s-ar putea să fiți surprinși să aflați că aerul are o greutate, deși nu îl simțiți. Am evoluat astfel încât presiunea din interiorul corpului nostru să se potrivească cu presiunea atmosferică externă. Cu toate acestea, sunteți capabili să simțiți schimbări ale presiunii atmosferice. De exemplu, dacă zburați într-un avion, urechile ar putea începe să vă doară. Acest lucru se datorează faptului că la altitudine mare presiunea internă este mai mare decât presiunea externă. Numai atunci când echilibrați ambele presiuni, făcându-vă urechile „pop”, acestea vor înceta să doară.

presiunea atmosferică este cea mai mare la nivelul mării și scade atunci când vă deplasați în atmosferă. La nivelul mării, presiunea normală a aerului variază de la 800 la 1050 milibari. Pe vârful muntelui Everest, presiunea aerului este cu aproximativ 30% mai mică! Presiunea aerului se schimbă odată cu altitudinea și cu temperatura. Aerul cald, care este mai puțin dens, crește și are ca rezultat o presiune mai mică a aerului. Când se ridică, se răcește și se transformă în vapori de apă, care apoi se condensează în lichid. Aceasta duce la formarea norilor și la ploaie. Prin urmare, presiunea scăzută este în general asociată cu vremea tulbure și ploioasă. Pe de altă parte, aerul rece de înaltă densitate are ca rezultat creșterea presiunii aerului. Pe măsură ce aerul rece se scufundă, se usucă, provocând condiții meteorologice calde și uscate în zonele de înaltă presiune.

acum că știm cum presiunea aerului poate ajuta la prezicerea vremii, trebuie să aflăm cum să măsurăm presiunea aerului. Pentru a face acest lucru, oamenii de știință au dezvoltat Barometrul. Există multe tipuri diferite de barometre. Unul dintre ele este barometrul pe bază de apă: apa este sigilată într-un recipient de sticlă cu un orificiu îngust care leagă exteriorul de interior. Când presiunea aerului exterior crește, acesta împinge pe apa din gura de scurgere, rezultând o scădere a nivelului apei. Când mai puțin aer (presiune mai mică a aerului) împinge pe apa din gura de scurgere, nivelul apei crește. În această activitate veți construi o variantă a acestui barometru. Crezi că poate prezice vremea de mâine?

Materials

• Heat-resistant glass jar
• Rubber band that fits around the mouth of the glass jar
• Balloon
• Wooden skewer
• Scissors
• Tape
• Paper
• Pen
• Three bowls
• Tap water (hot and cold)
• Ice cubes
• Paper prosoape

pregătirea

• tăiați și aruncați deschiderea balonului, apoi întindeți piesa de balon rămasă în jurul deschiderii borcanului de sticlă, înfășurându-l bine.
• fixați balonul în borcan cu banda de cauciuc.
• lipiți capătul bolțului de lemn pe partea superioară a balonului, cu vârful ascuțit îndreptat spre borcan.
• umpleți primul bol cu apă la temperatura camerei, al doilea bol cu apă fierbinte de la robinet (aveți grijă cu apă caldă și aveți un ajutor pentru adulți, dacă este necesar) și al treilea bol cu apă cu gheață.
• așezați Barometrul aproape de un perete cu frigarui paralel cu peretele.
• lipiți o bucată de hârtie în spatele Barometrului de pe perete.
• desenați o linie pe hârtie care se aliniază cu vârful frigarui.
• marcați poziția în care este plasat Barometrul. Va trebui să-l plasați pe același loc mai târziu în timpul activității.

procedură

• luați barometrul și puneți borcanul de sticlă în vasul cu apă fierbinte. Apa nu trebuie să ajungă dincolo de banda de cauciuc. Ce observi despre barometru? Observi vreo schimbare? Dacă da, ce fel de schimbări?
• după un minut scoateți Barometrul din apă, uscați-l rapid și așezați-l în același loc aproape de peretele în care ați atașat hârtia. Faceți o altă linie pe hârtie, astfel încât să se alinieze cu vârful ascuțit al frigarui. Unde este vârful acum? Cum s-a schimbat Barometrul?
• așezați Barometrul în vasul cu apă la temperatura camerei. Observați din nou ce se întâmplă. Păstrați-l în castron timp de aproximativ 10 minute. După 10 minute, cum arată Barometrul diferit de înainte?
• după 10 minute puneți Barometrul înapoi la locul său de perete și faceți o altă linie pe hârtie unde este îndreptată frigăruia. Ce observi de data asta?
• apoi puneți Barometrul în vasul cu apă cu gheață timp de aproximativ un minut. Ce se întâmplă cu barometrul din apa cu gheață? Ce diferențe observați?
• așezați din nou Barometrul în fața diagramei dvs. de hârtie și faceți o altă linie în care vârful frigarui este îndreptat. Puteți explica observațiile dumneavoastră?
• așezați Barometrul în vasul cu apă la temperatura camerei și repetați pașii încă o dată. Unde indică vârful bățului de data aceasta? De ce?
• Extra: Repetați testele cu temperaturi diferite ale apei. Cum se schimbă rezultatele dvs. cu alte temperaturi ale apei?
• Extra: scoateți Barometrul afară pentru a măsura presiunea atmosferică. Desenați o scală care arată ca o riglă pe o altă bucată de hârtie. Apoi așezați diagrama lângă barometru, astfel încât linia de mijloc să se alinieze cu vârful frigarui. Lăsați Barometrul afară timp de câteva zile și marcați în fiecare zi unde indică frigarui. Ce înseamnă când vârful se mișcă în sus sau în jos pe scara ta?

observații și rezultate
ați putut măsura schimbarea presiunii aerului cu barometrul? În această activitate ați măsurat de fapt schimbările de presiune a aerului din interiorul vasului de sticlă—nu schimbarea presiunii atmosferice externe. Deoarece nu putem schimba singuri presiunea atmosferică externă, am schimbat presiunea aerului din interiorul borcanului de sticlă pentru a demonstra cum funcționează barometrul cu balon.

când sigilați borcanul de sticlă cu balonul, există o anumită presiune a aerului în interiorul borcanului de sticlă. Vârful frigarui de lemn ar trebui să fie destul de nivel cu partea superioară a borcanului de sticlă, deoarece suprafața balonului este foarte plană. Cu toate acestea, când puneți borcanul de sticlă în apa fierbinte, aerul din interiorul borcanului se încălzește și se extinde. Pe măsură ce borcanul este sigilat cu balonul, nu are unde să scape—iar balonul începe să se umfle. Acest lucru se datorează faptului că presiunea aerului din interiorul sticlei crește și apasă pe balon. Drept urmare, bolțul de lemn este îndreptat în jos. Linia pe care ați făcut-o ar trebui să fie sub linia inițială.

când puneți balonul în apă la temperatura camerei, aerul se răcește înapoi la temperatura camerei unde a fost înainte, astfel încât balonul dvs. ar trebui să devină din nou plat. În același timp, frigarui de lemn ar trebui să se alinieze cu linia originală. Opusul se întâmplă atunci când puneți borcanul de sticlă în apă cu gheață. Pe măsură ce aerul din interiorul borcanului se răcește și mai mult, acesta se contractă și trage balonul în borcan. Acest lucru face ca bățul de lemn să fie îndreptat în sus. Linia pe care ați făcut-o pentru apa cu gheață ar trebui să fie deasupra liniei originale. Înapoi în apă la temperatura camerei, balonul și frigarui de lemn ar trebui să revină la pozițiile lor inițiale.

dacă măsurați presiunea aerului extern cu barometrul, se va întâmpla invers: frigăruia va indica în sus cu creșterea presiunii atmosferice pe măsură ce aerul din afara borcanului împinge pe balon. Odată cu scăderea presiunii atmosferice, frigarui de lemn va indica în jos. Marcarea locației frigarui de lemn în fiecare zi vă poate spune ce fel de vreme să vă așteptați!

Mai mult pentru a explora
Ce este presiunea atmosferică?, de la NASA
știință care Schimbă dimensiunea: Cum gazele se contractă și se extind, de la Scientific American
suge—l-cu aer de răcire!, de la Scientific American
activități științifice pentru toate vârstele!, de la prietenii științei

această activitate v-a adus în parteneriat cu prietenii științei