Áp suất khí quyển là gì?
Trước khi tìm hiểu về áp suất khí quyển, chúng ta cùng nhau nhắc lại một chút về áp suất để hiểu rõ hơn. Áp suất là độ lớn của áp lực đè nén lên một bề mặt nhất định. Trong đó, áp lực chính là lực tác động lên bề mặt theo một phương vuông góc với bề mặt. Áp suất có thể tồn tại ở chất lỏng, chất rắn và chất khí, nhưng đều có đặc điểm chung giống nhau.
Áp suất xuất hiện hàng ngày trong đời sống và chúng ta dễ dàng nhận thấy. Đơn vị đo lường quốc tế của áp suất là N/m2. Tuy nhiên, hệ đơn vị áp suất khác nhau ở một số khu vực địa lý khác nhau. Trong chương trình vật lý lớp 8, các bài tập về áp suất đã được quy đổi đơn vị, vì vậy các em không cần phải lo lắng. Để dễ dàng tính toán, các em hãy chuyển đổi đơn vị N/m2 khi làm bài tập.
Như đã được tìm hiểu ở những bài viết trước, Trái Đất được bao bọc bởi một lớp không khí dày hàng ngàn km, được gọi là lớp khí quyển. Do không khí có trọng lượng, Trái Đất và tất cả vật trên Trái Đất đều chịu áp suất của lớp không khí xung quanh, được gọi là áp suất khí quyển.
Ví dụ chứng tỏ sự tồn tại của áp suất khí quyển
Để hiểu rõ hơn về sự tồn tại của áp suất khí quyển trong cuộc sống, chúng ta có thể tham khảo một số ví dụ sau:
- Trên các bình nước lọc thường có một lỗ nhỏ để thông với không khí, giúp lấy nước ra dễ dàng hơn.
- Khi uống ống thuốc tiêm, chúng ta phải bẻ cả hai đầu để thuốc có thể chảy ra được.
- Để lấy sữa từ hộp sữa ông thọ, chúng ta cần phải đục hai lỗ trên mặt hộp sữa.
Độ lớn áp suất khí quyển
Thí nghiệm Tô-ri-xe-li
Quan sát thí nghiệm: Thí nghiệm trên được thực hiện bởi nhà bác học Tô-ri-xe-li (1608-1647). Ông sử dụng một ống thuỷ tinh dài 1m có 1 đầu kín và đồ đẩy thuỷ ngân vào trong. Lấy ngón tay bịt miệng ống lại rồi quay ngược ống xuống. Sau đó nhúng chìm miệng ống vào một chậu đựng thuỷ ngân và bỏ tay ra khỏi miệng ống. Lúc này thuỷ ngân trong ống bị tụt xuống, độ cao của thuỷ ngân còn lại trong ống khoảng 76cm từ mặt thoáng của thuỷ ngân trong chậu.
Nhận xét:
- Áp suất tác dụng lên điểm A và điểm B bằng nhau vì hai điểm này nằm trên một mặt phẳng nằm ngang trong chất lỏng.
- Áp suất tác dụng lên điểm A là áp suất khí quyển, và áp suất tác dụng lên điểm B là áp suất gây ra bởi trọng lượng của cột thuỷ ngân cao 76cm.
Đơn vị đo áp suất khí quyển
Độ lớn của áp suất khí quyển được đo bằng cách khác so với áp suất của chất lỏng và chất rắn. Đơn vị đo áp suất không khí thường được sử dụng là mmHg. Để nhận ra điều này, nhà vật lý học đã tiến hành nhiều thí nghiệm để kiểm chứng.
Trong số các thí nghiệm đó, thí nghiệm của Tô-ri-xe-li là thí nghiệm chính xác và đúng nhất. Trong thí nghiệm này, phần hở ra của thuỷ ngân trong ống chính là do áp suất khí trong ống tạo ra. Phần áp lực đè nén lên thuỷ ngân và thành ống chính là áp suất của không khí. Độ lớn của áp suất không khí trong ống bằng với áp suất của thuỷ ngân trong ống.
Đơn vị đo áp suất khí quyển thường sử dụng là mmHg. Một số đơn vị đo khác thường gặp là (N/m2), (Pa), (Psi), (Bar). Các em có thể chuyển đổi đơn vị đo áp suất theo bảng quy đổi sau:
- 1 Pa = 1 N/m2 = 760 mmHg = 10-5 Bar
- 1 mmHg = 136 N/m2
- 1 atm = 76 cmHg = 101300 Pa
Công thức tính áp suất khí quyển lớp 8
Công thức tính áp suất khí quyển là: P = F/S, trong đó:
- P: áp suất khí quyển (N/m2)
- F: lực tác động lên bề mặt ép (N)
- S: diện tích bề mặt bị ép (m2)
Tuy nhiên, trên thực tế, áp suất khí quyển rất hiếm khi chính xác vì nó luôn thay đổi ở các vị trí khác nhau.
Lưu ý về áp suất khí quyển
Áp suất khí quyển khác với áp suất của chất rắn và chất lỏng. Dưới đây là một số lưu ý về áp suất khí quyển mà các em cần phải ghi nhớ:
- Áp suất khí quyển trung bình so với mực nước biển là 101300 Pa. Mỗi khi lên cao thêm 12m, áp suất khí quyển sẽ giảm khoảng 1mmHg. Càng lên cao, không khí càng loãng, áp suất khí quyển càng giảm.
- Khi đi trên máy bay, áp suất khí quyển sẽ bị thay đổi. Mặc dù máy bay đã được tạo ra áp suất bên trong, nhưng áp lực vẫn giảm khi máy bay lên độ cao. Áp lực tăng trong tai khi máy bay hạ cánh và đến độ cao thấp hơn, và sự thay đổi này thường diễn ra rất nhanh chóng.
- Người ta thường dùng mmHg làm đơn vị đo áp suất khí quyển, vì áp suất khí quyển bằng áp suất thuỷ ngân trong thí nghiệm Tô-ri-xe-li và dùng cao kế để đo áp suất.
- Áp suất khí quyển tại một nơi sẽ thay đổi theo thời gian, và những thay đổi này sẽ ảnh hưởng nhiều đến thời tiết ở nơi đó.
Giải bài tập áp suất khí quyển vật lý lớp 8
Câu 1: Vì sao khi đi máy bay lúc cất cánh hoặc hạ cánh hành khách bị ù tai hoặc có cảm giác tai đau nhức?
Câu 2: Tại sao để lấy sữa đặc trong hộp sữa nếu không muốn mở nắp cả hộp ta thường đục hai lỗ trên mặt hộp sữa?
A. Để dễ quan sát lượng sữa còn lại trong hộp
B. Lợi dụng áp suất khí quyển để sữa đặc dễ chảy ra khi đổ
C. Để lọt không khí vào nhiều sẽ tăng trọng lượng, sữa dễ chảy ra
D. Vì sữa đặc khó chảy khi đổ
Câu 3: Hiện tượng nào do áp suất khí quyển gây ra?
A. Quả bóng bàn bị bẹp thả vào nước nóng lại phồng lên như cũ
B. Hút xăng từ bình chứa của xe bằng vòi
C. Uống nước trong cốc bằng ống hút
D. Lấy thuốc vào xilanh để tiêm
Câu 4: Áp suất khí quyển tại đỉnh của một tòa nhà cao tầng là bao nhiêu mmHg, N/m2? Biết tòa nhà đó có 70 tầng, mỗi tầng cao 3,5m và áp suất khí quyển tại mặt đất là 760mmHg.
Câu 5: Trên đỉnh một ngọn đồi cao 650m, người ta đo áp suất khí quyển được 715mmHg. Tính áp suất khí quyển ở chân đồi? Biết rằng cứ lên cao 12m thì áp suất khí quyển giảm 1mmHg.
Câu 6: Nguyên nhân gây ra áp suất khí quyển?
Câu 7: Tại sao khi thổi vào quả bóng thì quả bóng lại phồng lên và khi hút khí trong quả bóng ta thấy nó bị bẹp từ nhiều phía?
Câu 8: Vì sao khi bay ra ngoài vũ trụ, phi hành gia cần đồ bảo hộ?
Câu 9: Khi uống nước bằng ống hút, khi ta hút nước lại dâng lên, khi thả ra nước lại hạ xuống?
Câu 10: Tại sao áp suất khí quyển ở quanh ta ép chúng ta lại nhưng ta lại không bị biến dạng mà vẫn phát triển bình thường?
ĐÁP ÁN:
- Do sự thay đổi độ cao đột ngột và sự chênh lệch áp suất bên trong và bên ngoài tai khiến tai bị ù hoặc có cảm giác đau nhức.
- Đáp án B: Lợi dụng áp suất khí quyển để sữa đặc dễ chảy ra khi đổ.
- Đáp án A: Quả bóng bàn bị bẹp thả vào nước nóng lại phồng lên như cũ.
- Độ cao của 70 tầng nhà là: 70 * 3.5 = 245m. Biết rằng cứ 12m thì giảm 1mmHg. Vậy lên cao 245m thì giảm 245/12 mmHg. Áp suất tại đỉnh tòa nhà là: 760 – 245/12 ≈ 740 mmHg.
- Lên cao 650m, áp suất giảm: 650/12 mmHg. Áp suất tại chân đồi là: 715 – 650/12 ≈ 660.8 mmHg.
- Lớp không khí bao quanh Trái Đất tạo thành khí quyển. Do khí quyển có trọng lượng, Trái Đất đều chịu tác dụng của áp suất khí quyển, do đó tồn tại áp suất khí quyển.
- Vì khi hút hết không khí, bên trong không còn không khí và áp suất khí quyển tác động vào vật theo mọi phương, do đó quả bóng sẽ bị bóp méo từ nhiều phía.
- Vì khi ra ngoài không gian, áp suất khí bằng 0 và áp suất cơ thể rất lớn. Sự chênh lệch áp suất lớn sẽ gây nổ tung cơ thể con người nếu không có đồ bảo hộ.
- Vì khi hút nước, áp suất khí trong ống hút giảm, khiến nước dâng lên. Khi thả ra, áp suất tăng lên, làm nước hạ xuống.
- Tất cả vật chất khi ở áp suất nào đó sẽ bị nén lại cho đến khi áp suất bên trong cân bằng với áp suất bên ngoài. Cơ thể con người cũng bị nén nhưng vẫn phát triển bình thường nhờ cân bằng áp suất. Khi thở, lượng không khí hít vào cũng bị nén sẵn, vì vậy áp suất bên ngoài không gây biến dạng cơ thể.
Bài viết trên đã tóm tắt các lý thuyết và công thức tính áp suất khí quyển mà các em cần phải tìm hiểu trong chương trình vật lý lớp 8. Hy vọng thông qua bài viết này, các em sẽ có thể ứng dụng kiến thức vào cuộc sống hàng ngày. Cảm ơn các em đã đọc bài viết.
Chú ý: Để biết thêm thông tin chi tiết về áp suất khí quyển, các em có thể truy cập trang web HEFC để tìm hiểu thêm.
