Atmosféra Země, podtlak, přetlak

1         Úkol

1.1       Měření atmosférického tlaku

2         Časová dotace

týden

3         Pomůcky a materiál

Aneroid, papír, tužka, milimetrový papír

4         Hlavní a dílčí cíle

4.1       Základní cíle

Měření tlaku vzduchu v určitých časových intervalech, grafický záznam změn atmosférického tlaku, souvislost změn atmosférického tlaku s vývojem počasí.

4.2       Vedlejší cíle

Význam předpovědi počasí pro odvětví lidské činnosti, např. doprava, zemědělství, apod.

5         Mezipředmětové vztahy a přesahy

Přírodověda, přírodopis, zeměpis, chemie

6         Obecný úvod k tématu

Země je obklopena vzduchovým obalem, který se nazývá atmosféra Země. Její tloušťka je několik set kilometrů, hustota klesá se vzdáleností od zemského povrchu. Bylo zjištěno, že v určitém objemu vzduchu je 21 % kyslíku, 78 % dusíku, 1 % jiných plynných látek. Pro člověka je kyslík životně důležitý. Proto čistota vzduchu a udržení jeho správného složení patří k významným složkám péče o životní prostředí. Na atmosféru působí gravitační síla Země, horní vrstvy atmosféry působí na spodní vrstvy tlakovými silami, vyvolávají tím v atmosféře tlak – nazývá se atmosférický tlak. Základem měření atmosférického tlaku je Torricelliho pokus.

Je-li v nějakém uzavřeném prostoru tlak větší než tlak atmosférický, říkáme, že je tam přetlak. Je-li v uzavřeném prostoru tlak menší než je tlak atmosférický, mluvíme o podtlaku.

Přetlak je v pneumatikách, ve sprejích, v uzavřených lahvích s nápoji s obsahem oxidu uhličitého, přetlaku se využívá při stříkání barev, v pneumatických nástrojích, nádoby s velkým přetlakem využívají potápěči, kosmonauti, lékaři, svářeči aj.

Podtlak se využívá v mnoha zařízeních, např. u pump, u vysavače, u přísavek, uplatňuje se při dýchání, zvířata jej využívají při pití z volné hladiny, při lezení po svislém povrchu, savci při kojení.

K měření malých hodnot podtlaku a přetlaku se používá otevřený manometr, velký přetlak se v praxi měří pomocí deformačních manometrů.

Obr. 1 Otevřený kapalinový manometr.

Obr. 2 Deformační manometr.

Rtuťový barometr	Aneroid	Barograf

Obr. 3 K měření tlaku se používá rtuťový barometr, aneroid nebo barograf.

7         Pracovní postup

• Příprava aneroidu, nácvik čtení hodnot atmosférického tlaku na stupnici.
• Vyhotovení záznamového archu-tabulky pro zápis hodnot tlaku.
• Rozepsání služeb žáků pro čtení a zápis hodnot atmosférického tlaku pro jednotlivé dny – práce ve dvou- až tříčlenných skupinách.
• Promyslet způsob záznamu počasí v jednotlivých dnech.
• Graficky zpracovat týdenní změny atmosférického tlaku. Sestrojit graf průběhu atmosférického tlaku v čase.
• Porovnat a vyhodnotit, jak souvisí hodnoty a změny atmosférického tlaku s vývojem počasí v daném místě.
• Doplnit, jak souvisí pranostiky s předpovědí počasí. Vysvětlit či vyvrátit základ pranostik.

Tab. 1 Tabulka pro záznam hodnot atmosférického tlaku během dne.

Doprovodné úkoly:

1)      Seznamte se s vývěvou – popis částí, její činnost a význam.

2)      Pod recipient vývěvy umístěte následující předměty (částečně nafouknutý balónek, scvrklé jablko, sklenice s celofánem, kádinka s mýdlovou pěnou), pomalu odčerpávejte vzduch a sledujte, co se děje.

3)      Zjistěte, pod jakým tlakem se v tlakových lahvích uchovává kyslík a acetylén.

4)      Zjistěte, na jaký tlak se obyčejně hustí pneumatiky různých osobních a nákladních automobilů.

5)      Vytvořte nějakým způsobem (pumpičkou, injekční stříkačkou, ústy) přetlak a podtlak.

6)      Položte gumový zvon (používá se na uvolnění odpadů ve výtoku umyvadla), na hladkou podložku a silně ho k ní přitiskněte. Pak ho zkuste odtrhnout. Vysvětlete.

7)      Rozdrťte plastovou láhev. Nalejte do láhve na výšku 2–3 cm horké vody, láhev rychle uzavřete. Pozorujte láhev při chladnutí vody.

8)      Proč stoupá voda v brčku, kterým pijete džus z krabičky?

9)      Předveďte a vysvětlete použití kapátka

1. na obou koncích otevřeného
2. opatřeného gumovou baňkou.

10)  Co pozoruje člověk na stupnici aneroidu při cestě lanovkou z Pece pod Sněžkou na Sněžku?

1. Jakou změnu atmosférického tlaku pozoruje člověk, který sjíždí s aneroidem v ruce do dolu?

11)  Dopravní letadla létají ve výšce asi 10 km. Proč jsou kabiny letadel vzduchotěsně uzavřené a uměle se v nich musí udržovat přiměřený tlak vzduchu?

12)  Vysvětlete činnost injekční stříkačky při nasávání léčebného roztoku z ampule do stříkačky.

13)  Když pijeme ze skleněné láhve, musíme dovnitř pouštět vzduch. Proč? Co se stane, když se pokusíme vysát limonádu z láhve a nepustit dovnitř vzduch? Zkuste to.

14)  Uveďte alespoň tři lidské činnosti, které znečišťují atmosféru.

Vyluštěte šifru:

2/8/6/666/7777/333/333333/777/2

Nápověda: Použij mobilní telefon.

Řešení: ATMOSFÉRA

8         Metodické poznámky

Žáci si ve skupinách navrhnou záznamový list pro zápis počasí v daný den, vyhodnotí způsob záznamů.