1. Մթնոլորտային ճնշում

  

Օդի բաղադրության մեջ մտնում են ազոտ (\(78\)%), թթվածին (\(21\)%) և այլ գազեր (\(1\)%)։

 

Oդի մոլեկուլներն անընդհատ և անկանոն շարժման մեջ են գտնվում։ Նրանք չեն լքում Երկիրը և հեռանում դեպի տիեզերական տարածություն, քանի որ նրանց արագությունը չի բավարարում Երկրագնդի ձգողության սահմաններից դուրս գալու համար, դրա համար նրանք պետք է շատ մեծ արագություն ունենան՝ \(11,2\) կմ/վ։ Մոլեկուլների մեծ մասի արագությունն օդում դրանից զգալիորեն փոքր է։

 

Երկրագնդի  մթնոլորտը \(1000\) և ավելի կիլոմետր դեպի վեր է տարածվում։ Անօդ տարածության հետ մթնոլորտը հստակ սահմաններ չունի։ Մթնոլորտի վերին շերտերը շատ նոսր են և աստիճանաբար անցում են կատարում դեպի միջմոլորակային դատարկ տարածություն։

 

Բարձրության նվազմանը զուգընթաց՝ օդի խտությունն աճում է։ Երկրագնդի օդային թաղանթի ողջ զանգվածի գրեթե \(80\) %-ը կենտրոնացած է երկրագնդի մակերևույթից մինչև

\(15\) կմ բարձրության սահմաններում։  \(0\)°C ջերմաստիճանում ծովի մակերևույթի վրա օդի խտությունը  \(1,29\) կգ/մ³  է։

 

Փորձերի միջոցով կարելի է ցույց տալ, որ օդը զանգված ունի: Օրինակ, ապակե գնդից դուրս մղենք օդը, բերանը փակենք և հավասարակշռենք կշեռքի վրա: Երբ բերանը բացում ենք, օդը նորից լցվում է ապակե գնդի մեջ, և  կշեռքի հավասարակշռությունը խախտվում է։ Օդով լցված գունդը ծանրանում է: 

 

Երկրագնդի ձգողականության պատճառով օդի վերին շերտերը ճնշում են միջին շերտերին, իսկ վերջիններս էլ՝ ստորին շերտերին։ Օդի կշռով պայմանավորված ամենամեծ ճնշումը երկրագնդի մակերևույթի և մակերևույթի վրա գտնվող բոլոր մարմինների վրա է:

Ճնշման \(p=ρgh\) բանաձևով մթնոլորտային ճնշումը հնարավոր չէ հաշվարկել, քանի որ մթնոլորտային օդը հաստատուն խտություն և հաստատուն բարձրություն չունի:

 

Առաջինը Տորիչելլին առաջարկեց փորձ, որի միջոցով կարելի է չափել մթնոլորտային ճնշումը:

 

Փորձը կատարեց Գալիլեյի աշակերտ Վ. Վիվիանին։ Դրա համար նա օգտագործեց մոտավորապես մեկ մետր երկարություն ունեցող, մի ծայրը զոդված, թափանցիկ ապակյա խողովակ։ Խողովակը լցնելով սնդիկով և բաց ծայրը մատով փակելով Վիվիանին այն շրջեց ու իջեցվում սնդիկով լցրած լայն գավաթի մեջ։ Երբ նա մատը ետ քաշեց և խողովակի ծայրը բացեց, սնդիկի մի մասը խողովակից թափվեց, և վերին մասում առաջացավ  անօդ տարածություն՝ «տորիչելյան դատարկություն»։

 

   

 

Պարզվեց, որ խողովակում գտնվող սնդիկի սյան բարձրությունը մոտավորապես հավասար էր \(760\) միլիմետրի՝ հաշված գավաթում գտնվող սնդիկի մակարդակից։

Այսինքն, ${\mathrm{\rho }}_{\mathit{մթն}.}={\mathrm{\rho }}_{\mathit{սնդ}.}$

 

  

Այսինքն, կարելի է մթնոլորտային ճնշումը չափել սնդիկի սյան համապատասխան բարձրությամբ:

  

Եթե փորձում օգտագործված սնդիկով լի ապակե խողովակին ամրացնենք ուղղաձիգ սանդղակ, ապա կստանանք մթնոլորտային ճնշումը չափելու պարզագույն սարք։ Կստանանք սնդիկային բարոմետր (հունարեն բարոս՝ ծանրություն բառից) կամ ծանրաչափ։

 

 

\(P= ρgh\)

Տեղադրելով \(ρ\) \(= 13595,1\) կգ/մ³ (սնդիկի խտությունը \(0\)°C-ում), \(g\) \(=\)\(9,80665\) մ/վ² (\(g\) \(=\)\(9,80665\) Ն/կգ), \(h\) \(=\)\(760\) մմ \(=\)\(0,76\) մ (նորմալ մթնոլորտային ճնշմանը համապատասխանող սնդիկի սյան բարձրությունը)` կստանանք \(p\) \(=101325\) Պա, որն էլ հենց նորմալ մթնոլորտային ճնշումն է։

Այն  սովորաբար դիտվում է ծովի մակերևույթին հավասար բարձրություն ունեցող տեղանքներում:

 

Երկրագունդը ձգում է շրջապատող մթնոլորտը, և այդ ձգողության հետևանքով մթնոլորտի վերին շերտերը սեղմում են իրենցից ներքև գտնվող շերտերը, ուստի ներքին շերտերը վերևի շերտերից խիտ են։ Հետևաբար, երկրագնդի մակերևույթից վեր բարձրանալուն զուգընթաց օդի ճնշումը նվազում է։

Վեց կիլոմետր բարձրության վրա օդի ճնշումը մոտավորապես կրկնակի պակաս է երկրագնդի մակերևույթի վրա գործադրվող ճնշումից։

Ջուրը վերցնում են գետերից, ջրամբարներից, լճերից կամ էլ ջրի ստորգետնյա կուտակումներից։

 

Ջրակուտակիչներից վերցրած ջուրը սպառողին հասնելուց առաջ անցնում է ջրամաքրման համակարգով, որից հետո պոմպակայանների միջոցով մղվում է քաղաքի ջրամատակարարման ցանց, տե՛ս նկարը:  

 

 

Պոմպակայանի (2) պոմպի միջոցով ջուրը մղվում է (1) ջրաշտարակի վրա գտնվող բարձրադիր ջրահավաք տարողության մեջ։ Այդ աշտարակից քաղաքի փողոցների երկայնքով՝ մեծ խորության վրա, անցկացված են ջրատար խողովակներ, որոնցից առանձին խողովակներով ջուրը ճյուղավորվում է և մտնում յուրաքանչյուր առանձին տուն, շենք և շենքի բնակարան։ Բնակարանների ներսում ջրատար խողովակները վերջանում են ծորակներով։ Ծորակները չեն կարող ջրաշտարակից բարձր լինել, հակառակ դեպքում՝ ճնշումը չի բավականացնի, որ ջուրը բարձրանա մինչև ծորակը։

 

Ջուրը դեպի ջրաշտարակ է մղվում պոմպերվ։ Որպես կանոն, դրանք էլեկտրական սնուցմամբ կենտրոնախույս պոմպեր են։ Այժմ մենք կքննարկենք մեկ այլ պոմպի, այսպես կոչված՝ մխոցավոր հեղուկային պոմպի աշխատանքի սկզբունքը։

  

Աշխատանքի սկզբունքի բացատրությունը.

 

Հիմնական աշխատանքային մասերն են` (1) մխոցը և (2) փականով գլանը։ Երբ մխոցն իջնում է ներքև, նրա տակ գտնվող ջուրը փակում է (1) փականը և բացում (2) փականը։ Այս բաց փականի միջով գլանի ներսում գտնվող ջուրը (3) խողովակով սկսում է մղվել դեպի վերևում գտնվող ջրի տարողությունը (օրինակ՝ ջրաճնշման քաղաքային աշտարակի տարողությունը)։

 

Մխոցը բարձրանալու ժամանակ (2) փականը փակվում է, իսկ (1) փականը, ընդհակառակը, բացվում։ (4) խողովակի միջով ջուրը մտնում է գլանի մեջ և բերնեբերան լցնում այն։ Մխոցի հետագա իջեցումների ու բարձրացումների ընթացքում գործընթացն անընդհատ կրկնվում է, և ջուրը բաժին-բաժին մղվում է ջրի տարողություն (3) խողովակի միջով։