8(8)

. Wybrane wartości ciśnienia

Ciśnienie [Pa]

Środek Słońca	2-	10^lh
Środek Ziemi	4-	10"
Największe ciśnienie uzyskane trwale w laboratorium	1,5	• 10^10
Dno największej głębi oceanicznej	U	• 10^8
Obcas buta na szpilce	1 •	I0^6
Opona samochodowa''^1	2-	!0^5
Ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza	1.0	• 10^5
Normalne ciśnienie krwi^a b	1,6	• 10^J
Najlepsza próżnia w laboratorium	10'	-12

^a Nadwyżka w stosunku do ciśnienia atmosferycznego.

⁰ Ciśnienie skurczowe, odpowiadające wskazaniu aparatu do pomiaru ciśnienia równemu 120 mm Hg.

Przykład 1 5.1

Podłoga dużego pokoju ma wymiary 3,5 m x 4,2 m, a wysokość lego pokoju wynosi 2,4 m.

a) Ile wynosi ciężar powietrza zawartego w tym pokoju, jeśli ciśnienie powietrza jest równe I atm?

ROZWIĄZANIE:

Skorzystamy z dwóch spostrzeżeń:

■ 1. Ciężar powietrza jest równy mg₉ przy czym m jest masą powietrza.

2. Masa m jest związana z gęstością powietrza p i jego objętością V równaniem (15.2) (p = m/V). Korzystając z tych stwierdzeń i przyjmując wartość gęstości powietrza pod ciśnieniem 1 atm z tabeli 15.1, otrzymujemy mg = (pV)g

= (1,21 kg/m³)(3,5 m • 4.2 m • 2.4 m)(9.8 m/s*)

= 418 N ^ 420 N.    (odpowiedź)

Jest to ciężar około 110 puszek coca-coli.

b) Wyznacz wartość siły, jaką działa atmosfera ziemska na podłogę tego pokoju.

ROZWIĄZANIE:

Zauważ, że - — • atmosfera ziemska działa na podłogę pokoju silą o wartości F, wywierając równomierny nacisk na całą jej powierzchnię. Wobec tego ciśnienie powietrza na podłogę jest związane z F i polem 5 płaskiej powierzchnią podłogi równaniem (15.4) {p = F/S), skąd otrzymujemy

F = pS

/1,01 • I0⁵ N/m²\ „ ^ a %

= (1 atm) (- I (3.5 m)(4,2 m)

\    1 atm /

= 1,5 • 10⁶ N.    (odpowiedź)

Ta olbrzymia siła jest równa ciężarowi słupa powietrza o wysokości równej całej wysokości atmosfery ziemskiej i polu podstawy równemu polu powierzchni podłogi.

15.4.

Na rysunku 15.2a przedstawiono zbiornik z wodą — lub inną cieczą - która od góry ma bezpośredni kontakt z atmosferą. Jak wie każdy nurek, ciśnienie rośnie ze wzrostem głębokości pod powierzchnią wody. Wskaźniki głębokości, używane przez nurków, to w istocie rzeczy czujniki ciśnienia, działające bardzo podobnie do tego z rysunku 15. łb. Jak wie z kolei każdy miłośnik wędrówek po górach, ciśnienie maleje ze wzrostem wysokości, na jaką wznosimy się w atmosferze. Ciśnienie. którego zmiany odczuwa nurek i taternik, nazywa się zwykle ciśnieniem hydrostatycznym, gdyż pochodzi ono od płynu statycznego, tzn. pozostającego

64    15. Płyny