Атмосферное давление

Определение

Атмосферное давление — давление, которое оказывает на все тела столб воздуха, окружающий Землю. Воздух имеет массу и действует силой тяжести на поверхность Земли и на все предметы.

Нормальное атмосферное давление у поверхности Земли:

$p_{\text{атм}} \approx 100\,000 \text{ Па} = 10^5 \text{ Па} = 100 \text{ кПа}$

Точнее при $0\,°\text{C}$: $p_0 \approx 101\,325$ Па.

Опыт Торричелли (1643): в стеклянную трубку, заполненную ртутью и перевёрнутую в чашу с ртутью, ртуть опускается до высоты примерно 76 см. Давление столба ртути уравновешивает атмосферное давление:

$p_{\text{атм}} = \rho_{\text{рт}} g h \approx 13\,600 \times 10 \times 0{,}76 \approx 103\,000 \text{ Па}$

Манометр измеряет избыточное давление (разность между давлением в сосуде и атмосферным). Барометр измеряет атмосферное давление.

⚠️ Важно: атмосферное давление действует со всех сторон одновременно — поэтому мы его не ощущаем как давящую нагрузку сверху.

Воздушный насос создаёт разрежение: при откачке воздуха из сосуда атмосферное давление снаружи может прижать крышку или поднять воду.

Формула

Давление столба жидкости (в том числе ртути в барометре):

$p = \rho g h, \quad g = 10 \text{ Н/кг}$

Обозначения

Символ	Название	Единица СИ
$p_{\text{атм}}$	Атмосферное давление	Па
$\rho$	Плотность жидкости в барометре	кг/м³
$h$	Высота столба жидкости	м

Плотность ртути: $\rho \approx 13\,600$ кг/м³.

Пример 1

Дано: $p_{\text{атм}} = 100\,000$ Па, площадь ладони $S = 0{,}01$ м². Найти: силу давления воздуха.

Формула: $F = p \cdot S$

Подстановка: $F = 100\,000 \times 0{,}01 = 1000$ Н. Это примерно вес тела массой 100 кг — но мы не чувствуем, потому что давление действует и изнутри.

Ответ: $F = 1000$ Н.

Пример 2

Дано: $p_{\text{атм}} = 100\,000$ Па, $\rho_{\text{воды}} = 1000$ кг/м³, $g = 10$ Н/кг. Найти: максимальную высоту столба воды.

Формула: $h_{\max} = p_{\text{атм}} / (\rho g)$

Подстановка: $h_{\max} = 100\,000 / (1000 \times 10) = 10$ м

Ответ: $h_{\max} = 10$ м.