البارومتر الزئبقى

نشاط (1): شاهد الصور التالية:

هل هناك ضغط للهواء الجوى؟
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................

نشاط (2): شاهد الفيديو التالى:

من خلال مشاهدتك للفيديو السابق بين من استطاع حساب الضغط الجوى؟
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................

نشاط (3) : شاهد الفيديو التالى:

من خلال مشاهدتك للفيديو ما المقصود بالضغط الجوى؟

...............................................................................................................................................................

نشاط (4): استخدم محركات البحث المختلفة للبحث عن إجراءات مختلفة لحساب الضغط الجوى؟

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

نستنتج من الأنشطة السابقة

اخترع العالم تورشيلى البارومتر الزئبقي لقياس الضغط الجوي.

التركيب:

- أنبوبة طولها حوالى متر مفتوحة من أحد طرفيها تملأ تماماً بالزئبق ثم تنعكس في حوض به زئبق.

- يلاحظ انخفاض سطح الزئبق في الأنبوبة حتى يصبح الارتفاع الرأسي لعمود الزئبق فوق مستوى السطح الخالص 0.76 تقريباً (سواء كانت الأنبوبة في وضع رأسى أو مائل).

- يصبح الحيز فوق سطح الزئبق في الأنبوبة مفرغاً ويسمي فراغ تورشيلى.

فكرة عمله:

الضغط عند جميع النقط الواقعة في مستوى أفقي واحد في سائل ساكن متجانس يكون متساوياً.

أى أن: الضغط عند A = الضغط عند B

الضغط عند B = الضغط الجوى (P_a)

الضغط عند A = ضغط عمود من الزئبق ارتفاعه 0.76

الضغط الجوى يكافئ الضغط الناشئ عن وزن عمود من الزئبق ارتفاعه حوالى 0.76 m

ومساحة مقطعه 1 m² عند صفر درجة سيلزيوس.

الضغط الجوي (P_a)

وزن عمود من الهواء قاعدته وحدة المساحات وارتفاعه من مستوى سطح البحر حتى قمة الغلاف الجوي.

أو

ضغط الهواء عند سطح البحر ويكافئ الضغط الناشئ عن وزن عمود من الزئبق ارتفاعه 0.76 m ومساحة قاعدته 1 m² عند درجة الصفر سيلزيوس.

* ما معنى قولنا أن: الضغط الجوى =10⁵ N/m² 1.013

معنى ذلك أن وزن عمود من الهواء قاعدته وحدة المساحات وارتفاعه من مستوى سطح البحر حتى نهاية الغلاف الجوى = 10⁵ N × 1.013

ملاحظات

(1) يستخدم الزئبق كمادة بارومتريه، لأن كثافة الزئبق كبيرة وبذلك يكون ارتفاعه مناسباً لطول أنبوبة البارومتر حيث

كما يظل الضغط في فراغ تورشيلى منعدماً تقريباً.

(2) لا يتأثر ارتفاع الزئبق في البارومتر بمساحة مقطع الأنبوبة البارومترية، لأنه تبعاً للعلاقة (P = ρgh) يتوقف ارتفاع الزئبق في البارومتر على كثافة الزئبق فقط ولا يتوقف على

مساحة مقطع الأنبوبة البارومترية.

(3) لا تعتمد قراءة البارومتر الزئبقي على:

1- طول الأنبوبة. 2- حجم فراغ تورشيللى.

3- طول الجزء المغمور من الأنبوبة تحت سطح الزئبق.

(4) تعتمد قراءة البارومتر الزئبقي (طول عمود الزئبق) على مقدار الضغط الجوي الواقع على

سطح الزئبق في الحوض والذى يتغير بتغير:

- درجة الحرارة – ارتفاع النقطة عن سطح البحر.

(5) يختفى فراغ تورشيللى في الأنبوبة البارومترية إذا كان:

ارتفاعها الرأسى عن سطح الزئبق في الحوض أقل من أو يساوى 76 cm

(1) قياس الضغط الجوى. (2) تعيين ارتفاع جبل أو مبنى.

1- قياس الضغط الجوى

الضغط الجوى = الضغط عند النقطة A

P_a = P_A = ρgh

حيث : ρ كثافة الزئبق وتساوي 13595 kg/m³، g عجلة الجاذبية وتساوي 9.8 m/s²

h ارتفاع الزئبق في الأنبوبة البارومترية ويساوى 0.76 m

تعيين ارتفاع جبل

عند وضع بارومتر أسفل جبل وقياس ارتفاع عمود الزئبق h₁ ثم وضعه أعلى الجبل وقياس ارتفاع عمود الزئبق h₂

نجد أن: فرق الضغط المقاس بالبارومتر = الفرق في الضغط الجوى

(هواء) P = (زئبق) P

_جبلghP_air = P_Hg g (h₁– h₂)

وبمعلومية متوسط كثافة الهواء يمكن تعيين ارتفاع الجبل.

مثال(1):

إذا كانت قراءة البارومتر الزئبقي عند أسفل جبل 75 cm Hg بينما كانت قراءته عند قمة هذا الجبل 60 cm Hg فإذا علمت أن متوسط كثافة الهواء 1.25 kg/m³وكثافة الزئبق13600 kg/m³، احسب ارتفاع الجبل.

الحل

1P₌P₂

(زئبق) ρ₂ gh₂ = (هواء)h₁ ρ₁g

(0.6 – 0.75) × 13600=h × 1.25

1632m = 0.15 × 13600 = (ارتفاع الجبل) h

نشاط (4): استخدم محركات البحث المختلفة للوصول للعوامل التى يتوقف عليها الضغط الجوى

العوامل التى يتوقف عليها الضغط الجوي:

(1) بعد النقطة عن سطح البحر "علاقة عكسية".

حيث يقل الضغط الجوي كلما اتجهنا رأسياً لأعلى فوق مستوى سطح البحر بسبب نقص ارتفاع عمود الهواء المسبب للضغط.

(2) درجة الحرارة "علاقة عكسية".
(3) عجلة الجاذبية الأرضية "علاقة طردية"،

ويكون تأثيرها غير ملحوظ إلا مع الارتفاعات الكبيرة.

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
التقويم :
س1:إذا كانت قراءة بارومتر زئبقى فوق قمة جبل هى 73 cm Hg احسب قراءة البارومتر أسفل الجبل إذا علمت أن ارتفاع الجبل 300m وكثافة الهواء 1.3kg/m3 .