وضع خالد ميزان حرارة في كوب مملوء بالماء الساخن لماذا يرتفع السائل داخل ميزان الحرارة
- عند وضع ميزان حرارة داخل كوب من الماء الساخن يحدث سحب السائل داخل ميزان الحرارة بالصعود إلى أعلى، وذلك بسبب ضغط الهواء.
- يحدث العديد من التفاعلات داخل مقياس الحرارة مما يتسبب في تمدد المؤشر إلى أعلى.
- عند الاستمرار في ارتفاع درجة الحرارة يظل المؤشر في حالة تمدد إلى أعلى، وكلما انخفضت درجة الحرارة يبدأ المؤشر في التناقص.
تعريف ضغط الهواء
الضغط الجوي أو المعروف بالضغط الجوي، وهو يعبر عن وزن الهواء بكل وحدات المساحة المتعارف عليها ويتم قياس الضغط بالبارومترات الحديثة، ويعتبر وزن عمود الهواء، ويقدر قيمة الضغط عند البحر 1,0132 بار .
- يتم قياس ضغط الهواء بمقياس يسمي “مقياس الزئبق”، وفي بعض الأحيان يستخدم وحدات أخري للقياس.
- كما اكتشف العلماء استخدام مقياس للضغط يسمي اللا سائلي، الذي يوج من محتوياته قرص وهو المسئول عن قياس ضغط الهواء.
- وضح أيضا العلماء بوجود نوعين من ضغط الهواء وهما الضغط الجوي المرتفع، والضغط الجوي المنخفض.
ماهي وحدة قياس الضغط الجوي
يتم قياس الضغط الجوي بوحدة البارومترات، أو بوحدة أخري تسمي البار أو بالميلمتر الزئبقي.
- تعتبر وحدة القياس بالبار تدل علي وحدة الضغط في النظام المتري.
- كما أن الكثير من العلماء يسجلون قياسات الضغط بالمليبار.
- حيث يعتبر الضغط الجوي عند مستوي سطح الأرض 1,013 مليبار، ما يعادل 760 ملم زئبقي تقريبا.
حساب قيمة الضغط الجوي
يمكننا حساب قيمة الضغط الجوي كما وجد في تجربة تورشيللي.
وضع العلماء قانون “P=pgh” لحساب الضغط الجوي، ثم نقوم بتفسير رموز الخاصة بالقانون بالصورة الأتية:
- P: عن ضغط الهواء عند نقطة.
- p: تعبر عن كثافة الزئبق.
- h: تعبر عن ارتفاع عمود الزئبق في المؤشر.
- g: عجلة الجاذبية الأرضية.
يمكن وضع مثال لذلك وهو:
حساب ارتفاع مبني عن طريق البارومتر إذا قمنا بفرض أن”ΔP” هو يعبر عن فرق الضغط بين الأرض وأعلى قمة للمبنى، P1 الضغط عند سطح الأرض، بينما P2 الضغط أعلى قمة للمبني، فيصبح “ΔP = P1-P2″، وعند فك P إلى قيمته الأصلية، ρgh ونعود ρgh للهواء = (ρgh1 – ρgh2) حيث الكثافة تعبر عن ρ هنا للزئبق وh1 ارتفاع عمود الزئبق للباروميتر عند سطح الأرض، h2 ارتفاع عمود الزئبق عند سطح أعلى المبنى ويكون القانون بالصورة الآتية : ρgh=ρgh1-ρgh2 ويكون القانون بشكل عام (ρh=ρ(H1-H2
أهمية الضغط الجوي
- يعتبر من اهم عناصر الطقس علي سطح الكرة الأرضية، وهو الضغط الجوي.
- عند تدرج ضغط الهواء يساعد في معرفة اتجاه سرعة وشدة الرياح.
- التغيرات الحادثة من حاله الطقس تؤدي لظهور العديد من الظواهر وهي المطر والبرد والرعد.
العوامل المؤثرة في الضغط الجوي
يوجد الكثير من المؤثرات الخارجية التي يمن أن تؤثر علي الضغط الجوي ومنها:
- الرطوبة: ترتبط بعلاقة عكسية مع الضغط الجوي، أي كلما زادت نسبة البخار ينخفض الضغط الجوي، والعكس صحيح.
- الارتفاع عن منسوب سطح البحر: يتأثر الضغط الجوي بالبعد أو القرب عن سطح الأرض، لأن الارتفاع الزائد عن منسوب سطح البحر ينتج عنه انخفاض في درجات الحرارة.
- درجة الحرارة: تشكل علاقة عكسية مع الضغط، أي كلما ارتفعت درجة الحرارة يحدث تمدد للهواء وبالتالي يقل كثافته ويقل ضغطه.
- توزيع اليابس والماء: يختلف الضغط الجوي عند سطح اليابس والماء، نتيجة اختلاف الحرارة، لذلك تحدث ظاهرة نسيم البحر والبر.
أمثلة علي ارتفاع الماء الساخن في ميزان الحرارة
يوجد أمثلة حياتية كثيرة تدل عي ظاهرة التمدد التي تحدث بارتفاع الحرارة ومنها كالاتي:
- تحدث عملية التمدد أيضا في إطارات السيارات عند ارتفاع درجة الحرارة، لذلك تصنع من المطاط حتى تكون مرنة عند التمدد.
- يوجد بعض المعادن التي تتمدد عند تعرضها لدرجة حرارة عالية، مثل الفضة والذهب.
- كذلك بعض الأسلاك المعدنية التي يمكن أن تنكمش بانخفاض درجة الحرارة، وبالتالي تتمدد بارتفاع درجة الحرارة.
- تعد المواد المعدنية من أكثر المواد التي تتأثر بصورة كبيرة بارتفاع درجات الحرارة، أو بانخفاضها.
- تحدث عملية تمدد للطرق والكباري في الصيف، مما يشكل بعض الكسور والشقوق على المظهر العام.
