Жизнь под давлением
Николай Волков
Учебники
физики называют давлением распределение силы по поверхности. Воздух давит на
поверхность Земли - и мы говорим об атмосферном давлении. Его единица
называется 1 бар (это давление столба воздуха весом
И за пределами Земли существует давление. Газ внутри Солнца сжат с силой 300 миллиардов бар. Такое давление преобразуется в колоссальную тепловую энергию. Температура в центре Солнца достигает 16 миллионов градусов, а на его поверхности - 6 тысяч. Поэтому мы получаем от Солнца много тепла и света. В прогнозах погоды мы постоянно слышим о циклонах. Они образуются благодаря давлению. Расстояние между молекулами в теплом воздухе больше, чем в холодном. А значит, давление в холодном воздухе выше. Когда в атмосфере встречаются теплая и холодная воздушные массы, молекулы из области с высоким давлением устремляются в область с низким давлением. Возникает атмосферный вихрь - это и есть циклон.
Полезное явление
Давление есть повсюду. Некоторые живые организмы извлекают из его существования пользу. У летучих мышей есть внутренний измеритель давления. Биологи полагают, что он находится в слуховом аппарате мышей. Животные покидают свои жилища, когда атмосферное давление падает. Ведь чем ниже давление, тем активнее ведут себя насекомые - добыча летучих мышей.
Благодаря атмосферному давлению мухи могут ползать по потолку. На их лапках есть присоски. Между присоской и поверхностью потолка образуется вакуум. Давление воздуха воздействует на присоску только снаружи, и муха не падает.
Под большим давлением древесные соки добираются до макушек гигантских секвой. И чем выше ствол дерева, тем выше должно быть давление. Биологи выяснили, что давление, которое обеспечивает деревья питанием, в то же время мешает им расти «до бесконечности». Когда давление становится слишком высоким, в стволе дерева образуются «тромбы». Они преграждают сокам путь наверх, и верхушка дерева не получает достаточно питания. Рост прекращается.
Кругом вода
Под
водой давление увеличивается на 1 бар каждые
Человек,
оказавшийся под водой, естественно, тоже испытывает ее давление. При погружении
в воду без акваланга легкие сильно сжимаются. Действует так называемый закон
Бойля: если увеличивается давление среды, окружающей газ (воздух в легких), то
газ сжимается. На глубине
Воздушное море
Давление воздушных масс человек не ощущает, хоть и живет на дне «воздушного моря». Ведь воздух, как и вода, давит не только сверху, а со всех сторон. Но даже оставаясь неощутимым, давление влияет на нашу жизнь. Кости в суставах, например, плотно «подогнаны» друг к другу благодаря атмосферному давлению. Высоко в горах, где давление воздуха ниже, связь между костями слабее. Конечности плохо слушаются, часто случаются вывихи.
Пока люди не знали о существовании давления, многие загадки казались неразрешимыми. Почему так тяжело вытащить поршень из насоса с закрытым отверстием? Сейчас мы знаем: мешает давление воздуха. Простой насос - это цилиндр с поршнем. Когда отверстие насоса открыто, поршень испытывает одинаковое давление изнутри и снаружи. Стоит закрыть отверстие, и баланс нарушается. На поршень действует только давление извне. Наших сил не хватает, чтобы его преодолеть.
Великое открытие
Существование
атмосферного давления доказал итальянец Эванжелиста Торичелли. Суть опыта, поставленного
им в 1643 году, такова. Торричелли наполнил ртутью запаянную снизу стеклянную
трубку высотой
Опыт Торричелли произвел своего рода революцию. В трубке над ртутным столбом образовалось безвоздушное пространство. А ведь в существование вакуума никто тогда не верил. С античных времен ученые и философы утверждали, что природа не знает пустоты.
Высота ртутного столба в трубке ежедневно менялась. Поэтому Торричелли предположил, что атмосферное давление непостоянно. Ртутный столб со шкалой - это простейший ртутный барометр, незаменимый при наблюдениях за погодой. До сих пор атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).
На благо человека
Узнав о существовании давления, человек научился его эксплуатировать. Свисток чайника - результат работы давления. Нагреваясь, частицы воды двигаются быстрее. Часть из них переходит в газообразное состояние. Давление возрастает, и чайник свистит.
Чтобы очищать вакуумные туалеты в самолетах и поездах, создали специальную установку. По сути это насос, встроенный в емкость с чистящим раствором. По шлангам раствор под давлением подается в накопительный бак туалета. Уборщики не нужны: грязную работу делает струя моющего средства.
Мощное давление выбрасывает вверх струи фонтанов. Самый большой фонтан находится в Женеве. Когда-то на его месте была водозаборная станция, подававшая воду в ремесленные мастерские. Вечерами потребление воды уменьшалось. Ее избыток струей изливался в Женевское озеро. В 1891 году водопровод старой водозаборной станции превратили в декоративный фонтан.
Большие планы
Ученые ищут для давления новую работу. Сто лет назад производство паровых машин признали слишком дорогим. Сейчас инженеры вернулись к идее создания моторов, работающих благодаря давлению. Их поршни делаются из углерода и керамики. Они практически не подвержены трению, а значит, им не нужно смазочное масло. Кроме того, паровые машины не выбрасывают в атмосферу продукты сгорания.
Специалисты космического агентства NASA хотят отправлять на орбиту грузы, используя давление. Новая ракетная установка - это труба, куда заправляется смесь метана и воздуха.
Взрыв смеси приводит в движение поршень, и он выталкивает ракету на орбиту. Почему «газовые» ракеты лучше обычных? Обычные ракеты очень много весят, так как им нужен большой запас топлива. Затраты энергии при запуске таковы, что килограмм груза обходится в 20 тысяч долларов. При использовании «газовых» ракет килограмм груза стоил бы всего 600 долларов.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://physics03.narod.ru/Interes/
Дата добавления: 30.06.2011
