Atmosférický tlak - Převrácená sklenice s vodou

icon

Nad námi se nachází minimálně několik kilometrů tlustá vrstva vzduchu, na který působí gravitační síla -> ve vzduchu musí vznikat „atmosferický“ tlak.
Normální atmosférický tlak je 101325 Pa. Tato hodnota je překvapivě vysoká, následujícím experimentem si dokážeme, že tento tlak opravdu působí.

Výukové fáze: motivační, aplikační

 

Potřebné pomůcky+

  • papír / karton / pivní podtácek
  • sklenice s rovným hrdlem
  • obarvená voda
  • utěrka

 

Schéma experimentu+

Zjednodušené schéma experimentu, vhodné pro zápis do sešitu:

Nad námi se nachází minimálně několik kilometrů tlustá vrstva  vzduchu, na který působí gravitační síla -> ve vzduchu musí vznikat „atmosferický“ tlak. 
Normální atmosférický tlak je 101325 Pa. Tato hodnota je překvapivě vysoká, následujícím experimentem si dokážeme, že tento tlak opravdu působí.
 

Postup pokusu+

E001_S001 Sklenici naplníme až po okraj vodou.
E001_S002 Přiklopíme papírem a mírně přitlačíme.
E001_S003 Otočíme sklenici dnem vzhůru.
E001_S004 Papír neodpadne od sklenice, voda zůstává uvnitř sklenice, nevyteče.
 

Vysvětlení+

Na papír působí zespodu tlaková síla vyvolaná atmosférickým tlakem, která je větší (papír je mírně prohnut dovnitř sklenice) než hydrostatická síla uvnitř sklenice, vyvolaná tíhovou silou působící na vodu.
 

Video experimentu+

Nemáte povolen JavaScript, avšak pro správný běh stránky je nezbytný.
You do not have JavaScript enabled, but for proper function of website is neccessary.
Máte příliš zastaralý prohlížeč pro přehrání videoukázek
nebo nemáte nainstalován Adobe Flash player !

You have too outdated browser to play video clips
or you do not have Adobe Flash player installed !
 

Fyzikální interpretace+

Papír odpadne a voda se vyleje pouze v případě, kdy hydrostatický tlak uvnitř sklenice bude větší než atmosférický tlak okolo. To však není závislé na objemu vody, ale výšce vodního sloupce, tedy výšce sklenice. Můžeme vycházet z Torricelliho pokusu, tedy využijeme princip spojených nádob, kdy atmosférický tlak je v rovnováze s hydrostatickým. Po číselném dosazení zjistíme, že maximální výška vodního sloupce (sklenice) je v případě vody asi 10 metrů.
{p_{a}} = 101325 Pa
{\varrho_{H_{2}O}} = 998 kg \cdot m^{-3}
\underline{g = 9,81 m \cdot s^{-3}}
{p_{a}} = h \cdot {\varrho_{H_{2}O}} \cdot g
h = \frac{p_{a}}{h \cdot {\varrho_{H_{2}O}} \cdot g} = \frac{101325}{9.81 \cdot 998} = \underline{10,34m}
 

Využití v praxi+

Studna, kapilární jevy.
 

Poznámka+

Pokus provádějte nad umyvadlem nebo lavorem.
 

Kontrolní otázky a úkoly+

  • Původní pokus byl prováděn se rtutí. Jak vysoký by byl v tomto případě sloupec rtuti?

 
Stáhnout jako HDV videoklip | Stáhnout kartu experimentu | Vložit na vlastní web |

Tento experiment vložil 8.1.2012 uživatel Jan Krejčí a od té doby má 14969 shlédnutí.
 
3.6.2014 21:44 © Krejčí Jan
 
.