TORRICELLI प्रयोग: वायुमंडलीय दबाव माप, महत्व - शारीरिक - 2025

प्रयोग Torricelli 1644 में शारीरिक और इतालवी गणितज्ञ Evangelista Torricelli द्वारा किए गए और परिणामस्वरूप किया गया था में वायुमंडलीय दबाव की पहली माप।

यह प्रयोग शहरों में पानी की आपूर्ति में सुधार करने की आवश्यकता से उत्पन्न हुआ। इवेंजेलिस्टा टोरिकेली (1608-1647), जो टस्कनी फर्डिनेंड द्वितीय के ग्रैंड ड्यूक के लिए एक गणितज्ञ थे, ने गैलीलियो के साथ मिलकर हाइड्रोलिक घटना का अध्ययन किया था।

चित्र 1. टोरिकेली का प्रयोग, जिसमें वायुमंडलीय दबाव के कारण पारा स्तंभ 760 मिमी बढ़ जाता है। स्रोत: एफ। ज़पाटा

प्रयोग

1644 में, Torricelli ने निम्नलिखित प्रयोग किया:

- उन्होंने पारा को 1 मीटर लंबे ट्यूब में पेश किया, एक छोर पर खुला और दूसरे पर बंद हुआ।

- जब ट्यूब पूरी तरह से भरा हुआ था, तो उसने उसे उल्टा कर दिया और एक कंटेनर में फेंक दिया जिसमें पारा भी था।

- टोरिसेली ने देखा कि स्तंभ लगभग 76 सेंटीमीटर ऊँचे पर चढ़ा और रुका।

- उन्होंने यह भी देखा कि रिक्त स्थान में एक वैक्यूम उत्पन्न हो गया था, हालांकि सही नहीं था।

Torricelli ने विभिन्न ट्यूबों का उपयोग करके प्रयोग को दोहराया। उन्होंने एक छोटा बदलाव भी किया: उन्होंने बाल्टी में पानी डाला, जो हल्का होने के कारण पारे पर तैरने लगा। फिर उन्होंने धीरे-धीरे पारा युक्त ट्यूब को पानी की सतह तक उठाया।

फिर पारा नीचे चला गया और पानी ऊपर चला गया। प्राप्त वैक्यूम, जैसा कि हमने पहले ही कहा है, बिल्कुल सही नहीं था, क्योंकि हमेशा पारा वाष्प या पानी के अवशेष थे।

वायुमंडलीय दबाव का मापन

वायुमंडल गैसों का एक मिश्रण है जिसमें नाइट्रोजन और ऑक्सीजन की उत्पत्ति होती है, अन्य गैसों जैसे आर्गन, कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन, मीथेन, कार्बन मोनोऑक्साइड, जल वाष्प और ओजोन के साथ।

पृथ्वी द्वारा उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण आकर्षण पूरे ग्रह को आसपास रखने के लिए जिम्मेदार है।

बेशक, रचना एक समान नहीं है, और न ही घनत्व है, क्योंकि यह तापमान पर निर्भर करता है। सतह के पास प्राकृतिक घटनाओं और मानव गतिविधि से भी अच्छी मात्रा में धूल, रेत और प्रदूषक हैं। भारी अणु जमीन के करीब होते हैं।

चूंकि बहुत अधिक परिवर्तनशीलता है, इसलिए वायुमंडलीय दबाव के लिए एक संदर्भ ऊंचाई चुनना आवश्यक है, जिसे सुविधा के लिए समुद्र के स्तर के रूप में लिया गया है।

यहां यह सिर्फ समुद्र का स्तर नहीं है, क्योंकि यह उतार-चढ़ाव भी प्रस्तुत करता है। स्तर या डेटम को विशेषज्ञों के बीच आम समझौते द्वारा तय किए गए कुछ भू-संदर्भ संदर्भ प्रणाली की मदद से चुना जाता है।

जमीन के लायक वायुमंडलीय दबाव क्या है? जब उन्होंने स्तंभ की ऊंचाई को मापा तो टोर्रिकेली को इसका मूल्य मिला: 760 मिमी पारा।

टॉरिकेली बैरोमीटर

ट्यूब के शीर्ष पर दबाव 0 होता है, क्योंकि वहां एक वैक्यूम स्थापित किया गया है। इस बीच, पारा वात की सतह पर, दबाव पी ₁ वायुमंडलीय दबाव है।

आइए ट्यूब के शीर्ष पर पारे की मुक्त सतह पर संदर्भ फ्रेम की उत्पत्ति चुनें। वहां से कंटेनर में पारे की सतह पर, स्तंभ की ऊंचाई, एच को मापें।

चित्रा 2. Torricelli बैरोमीटर। स्रोत: इंजीनियर्स के लिए सामान्य भौतिकी। जे। ले। USACH।

गहराई y ₁ पर लाल रंग में चिह्नित बिंदु पर दबाव है:

जहां ρ _{Hg पारा} का घनत्व है। चूंकि y ₁ = H और Po = 0:

चूंकि पारा का घनत्व स्थिर है और गुरुत्वाकर्षण स्थिर है, इसलिए यह पता चला है कि पारा स्तंभ की ऊंचाई पी _{1 के} अनुपात में है , जो वायुमंडलीय दबाव है। ज्ञात मूल्यों को प्रतिस्थापित करना:

अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में दबाव के लिए इकाई पास्कल है, संक्षिप्त रूप से पा। टोरिसेली के प्रयोग के अनुसार, वायुमंडलीय दबाव 101.3 kPa है।

जलवायु के लिए वायुमंडलीय दबाव का महत्व

Torricelli ने देखा कि ट्यूब में पारा का स्तर हर दिन मामूली बदलावों से गुजरता है, इसलिए उन्होंने कहा कि वायुमंडलीय दबाव को बदलना चाहिए।

वायुमंडलीय दबाव जलवायु के अधिकांश के लिए जिम्मेदार है, हालांकि इसके दैनिक रूपांतरों पर किसी का ध्यान नहीं जाता है। यह इसलिए है क्योंकि वे तूफान या ठंड के रूप में ध्यान देने योग्य नहीं हैं, उदाहरण के लिए।

हालांकि, वायुमंडलीय दबाव में ये बदलाव हवाओं के लिए जिम्मेदार हैं, जो बदले में वर्षा, तापमान और सापेक्ष आर्द्रता को प्रभावित करते हैं। जब जमीन गर्म होती है, तो हवा फैलती है और ऊपर उठती है, जिससे दबाव गिरता है।

जब भी बैरोमीटर उच्च दबाव को इंगित करता है, तो अच्छे मौसम की उम्मीद की जा सकती है, जबकि कम दबाव के साथ तूफान की संभावना है। हालांकि, सटीक मौसम पूर्वानुमान बनाने के लिए, आपको अन्य कारकों के बारे में अधिक जानकारी चाहिए।

वह

यद्यपि यह अजीब लगता है, क्योंकि दबाव को प्रति यूनिट क्षेत्र के रूप में बल के रूप में परिभाषित किया गया है, मौसम विज्ञान में यह पारा के मिलीमीटर में वायुमंडलीय दबाव को व्यक्त करने के लिए वैध है, जैसा कि टोरिकेली द्वारा स्थापित किया गया है।

इसका कारण यह है कि पारा बैरोमीटर आज भी उस समय से थोड़े बदलाव के साथ उपयोग किया जा रहा है, ताकि टोरिकेली के सम्मान में, 760 मिमी एचजी 1 टॉर के बराबर हो। दूसरे शब्दों में:

यदि टोरिकेली ने पारे के बजाय पानी का उपयोग किया था, तो स्तंभ की ऊंचाई 10.3 मीटर होगी। पारा बैरोमीटर अधिक व्यावहारिक है क्योंकि यह अधिक कॉम्पैक्ट है।

व्यापक उपयोग की अन्य इकाइयाँ बार और मिलिबार हैं। एक मिलीबार एक हेक्टोपस्कल या 10 ² पास्कल के बराबर होता है ।

altimeters

एक अल्टीमीटर एक उपकरण है जो किसी स्थान की ऊंचाई को इंगित करता है, उस ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव की तुलना जमीन पर या संदर्भ के किसी अन्य स्थान से करता है।

यदि ऊंचाई बहुत महान नहीं है, तो सिद्धांत रूप में हम मान सकते हैं कि हवा का घनत्व स्थिर रहता है। लेकिन यह एक अनुमान है, क्योंकि हम जानते हैं कि ऊंचाई के साथ वातावरण का घनत्व कम हो जाता है।

उपरोक्त समीकरण का उपयोग करते हुए, पारे के बजाय हवा के घनत्व का उपयोग किया जाता है:

इस अभिव्यक्ति में P _o को जमीनी स्तर पर वायुमंडलीय दबाव के रूप में लिया जाता है और P1 उस स्थान पर है जिसकी ऊँचाई निर्धारित की जानी है:

अल्टीमेट्रिक समीकरण से पता चलता है कि ऊंचाई के साथ दबाव तेजी से घटता है: H = 0, P ₁ = P _या यदि H → shows, तो P ₁ = 0।

संदर्भ

1. Figueroa, D. 2005. श्रृंखला: भौतिकी विज्ञान और इंजीनियरिंग के लिए। मात्रा 5. तरल पदार्थ और ऊष्मप्रवैगिकी। डगलस फिगेरोआ (USB) द्वारा संपादित।
2. किर्कपैट्रिक, एल। 2007. भौतिकी: दुनिया पर एक नज़र। 6 वां संक्षिप्त संस्करण। सेनगेज लर्निंग।
3. ले।, जे। 2004. इंजीनियर्स के लिए सामान्य भौतिकी। USACH।
4. एमओटी, आर। 2006. द्रव यांत्रिकी। 4। संस्करण। पियर्सन शिक्षा।
5. स्ट्रेंजवेज़, आई। 2003. प्राकृतिक पर्यावरण को मापना। 2। संस्करण। कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी प्रेस।