Bevezetés a meteorológiába

5. A nyomás

A szilárd testek nyomásával kapcsolatos jelenségekkel tele vannak hétköznapjaink. A szánkó benyomódása a hóba akkor, ha egy és akkor, ha több gyerek ül rajta, a tűsarkú és a lapos sarkú cipők sarkának benyomódása az aszfaltba, a pénzérme kilapítása a síneken, a tó jegébe beszakadt kimentése úgy, hogy létrát fektetünk a jégre, azon közelítjük meg a bajbajutottat, stb. mind a nyomás fogalmára hoznak példát.

A nyomást a nyomóerő és a nyomott felület hányadosaként számolhatjuk ki, tehát

p = F/A, mértékegységekkel

A képen Blaise Pascalt (1623-1662) láthatjátok, akiről a mértékegység kapta nevét, és akiről itt olvashatsz részletesebben.

Talán még nem hallottad: Az Országházat 1885-ben kezdték építeni. A kiválasztott helyen azonban laza, homokos volt a talaj. Az épület süllyedésének megelőzése érdekében megnövelték a készülő épület alapjának a felületét, a "nyomott felületet". Az épületet egy hatalmas, összefüggő, k.b. 20 000 négyzetméter területű betonlapra építették, ami hol 2, hol 5 m vastagságú (pl. a kupola alatt).

5.5.1. A fertő-tavi, nádaratásra használt lánctalpas traktor súlya 24 000 N, lánctalpainak felülete 2 négyzetméter. Mekkora a traktor nyomása?

5.5.2.Egy betonoszlop mérete 20cm*20cm*3m, sűrűsége 2200 kg köbméterenként. Mekkora a nyomása akkor, ha

a, függőleges helyzetben áll

b, a földön fekszik?

A folyadékok nyomását nyomásmérővel vizsgálhatjuk. Ha vízzel teli edényben tesszük ezt, azt tapasztaljuk, hogy bármerre forgatjuk, minden irányban azonos értéket mutat. Ez a hidrosztatikai nyomás. Pascal fedezte fel, hogy az edény falára ható hidrosztatikai nyomás nagysága csak attól függ, hogy milyen magas a vízoszlop, de független az edény alakjától, és hogy a folyadékokban a nyomás egyenletesen terjed.

A mélytengeri búvárok testét olyan búvárruha fedi, amely megvédi a hatalmas nyomástól. Ennél is nagyobb nyomásnak vannak kitéve a mélytengeri halak, pl. a mélytengeri árkok területén, ahol adott esetben
100 000 kPa nyomás alatt élnek.

A különböző anyagú, 76 cm magas folyadékoszlop nyomása

A légnyomás

A Földet sok-sok kilométer vastagságban levegő veszi körül.Régen azt hitték, hogy a levegőnek nincs súlya, de ennek az ellenkezőjéről könnyen meg lehet győződni.

Tegyünk egy mérleg két serpenyőjébe annyi súlyt, amennyi egy leeresztett labdát ki tud egyensúlyozni. Ezután fújjuk fel a labdát, és úgí is mérjük meg! Mit tapasztalunk?

5.5.3.Állítsd sorrendbe a következő égitesteket úgy, hogy a felszíni légnyomás egyre növekedjen! (Vénusz, Hold, Föld, Merkúr, Mars) Mely égitesteket nem kellett volna itt felsorolni?

Laboratóriumi mérések szerint 1 köbméter levegő súlya 12,9 N. A tengerszint feletti magasság növekedésével a " levegőoszlop" rétegvastagsága és a levegő átlagsűrűsége egyre kisebb, ezért a légnyomás nagysága csökken. A légnyomás függ a levegő páratartalmától is. Ha esős idő várható, a légnyomás csökken, mivel csökken a levegő átlagsűrűsége. Ez azért van, mert a nagyobb páratartalmú levegőnek kisebb a sűrűsége, mint a levegőnek, hiszen a levegő helyét vízgőz foglalja el, aminek kisebb a sűrűsége. Ha nem így lenne, a felhők nem a fejünk fölött lennének.

Mint azt, főleg az idősebbek közül többen ismerik, a légnyomás változása, főleg, ha gyorsan történik, érzékenyen érintheti szervezetünket.

A hidrosztatikai nyomás, bár neve félrevezető lehet, ugyanúgy érvényes gázok, ill. a levegő esetében is, és ugyanúgy minden irányba hat.

Ezen a bélyegen Evangelista Torricelli (1608-1647) arcképe látható, aki Galilei tanítványa volt, és a légköri nyomást először bizonyította 1643-ban. Higannyal töltött meg egy 1 méter hosszú, egyik végén zárt üvegcsövet, majd nyitott végével lefelé fordítva higannyal megtöltött edénybe állította. Azt tapasztalta, hogy a higany nem ömlött ki teljesen a csőből, hanem bizonyos magasságig továbbra is kitöltötte. A tálban lévő higanyra tehát a levegő akkora nyomást gyakorol, ami egyensúlyt tart a higanyoszlop nyomásával. Vagyis a levegő tömege ellensúlyozza a higanyoszlop tömegét, amitől a higany csőbeli szintje egy idő után beáll egy adott magasságra. Ezt átlagosan 76 cm-esnek mérték, ennek a nyomása tehát megfelel a légköri nyomásnak. Felfelé haladva ez az érték csökken, de vízszintesen is egyenlőtlenül oszlik meg.

Itt láthatod, milyen nyomás nehezedik a víz alatt a búvárokra:

Ide kattintva a Torricelli kísérletrõl olvashatsz.

A légnyomás mérésére szolgáló eszközöket barométereknek nevezzük. A barométerek egyik fajtája a higanyos barométer, működésének alapja a Torricelli kísérlet. A másik típusa az ú.n. aneroid barométer, mely egy rugalmas tetejű fémdoboz, amelyben légritkított levegő van. Ha a légnyomás változik, akkor a fémdoboz tetejére ható erő és így a tető alakja is változik. A légnyomás változását a tetővel összekötött és egy skála előtt mozgó mutató jelzi. Ebből lehet következtetni a várható időjárásra.

Valamely magassági szintben az azonos légnyomású helyeket izobár vonalak kötik össze.