Áp suất khí quyển là gì? Công thức tính áp suất khí quyển | Vật lý lớp 8

Áp suất khí quyển là gì? 

Trước khi trả lời cho câu hỏi áp suất khí quyển là gì? Chúng ta sẽ cùng nhau nhắc lại một chút về áp suất để có thể dễ dàng hiểu rõ hơn.

Áp suất là độ lớn của áp lực đè nén lên một bề mặt nhất định. Áp lực chính chính trong đó là lực tác dụng 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. Tuy nhiên về cơ bản, áp suất đều có đặc điểm chung giống như định nghĩa. 

Áp suất xuất hiện hàng ngày trong đời sống và chúng ta rất dễ dàng nhận thấy được. Đơn vị đo lường quốc tế của áp suất là N/m2. Tuy nhiên, hệ đơn vị áp suất sẽ khác nhau ở một số khu vực địa lý khác nhau. Trong chương trình vật lý 8, các bài tập về áp suất đều có bảng quy đổi đơn vị, chính vì vậy mà các em không cần phải lo lắng. Để dễ dàng tính toán, các em hãy đổi đơn vị N/m2 khi làm bài tập nhé.

Như chúng ta đã được tìm hiểu ở các 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 nên Trái Đất và tất cả vật trên Trái Đất đều chịu áp suất của lớp không khí bao quanh Trái Đất, áp suất này được gọi là áp suất khí quyển. 

Không giống như áp suất của chất rắn và chất lỏng, áp suất khí quyển tác động lên mọi phương hướng và chúng phụ thuộc nhiều vào áp suất của không khí. Không khí càng lên cao thì càng loãng nên trọng lượng cũng sẽ nhẹ hơn.

Ví dụ: Trên các ấm pha trà thường có có một lỗ nhỏ trên nắp để thông với khí quyển, điều này là để làm cho việc rót trà được dễ dàng hơn.

Nêu ví dụ chứng tỏ sự tồn tại của áp suất khí quyển 

Ví dụ về áp suất khí quyển trong cuộc sống cho thấy sự tồn tại của áp suất khí quyển:

• Trên các bình nước lọc thường có một lỗ nhỏ để thông với khí quyển nhằm lấy nước ra dễ dàng hơn.

• Khi các em uống ống thuốc tiêm, chúng ta sẽ phải bẻ cả hai đầu thì thuốc mới có thể chảy ra được.

• Để lấy sữa từ hộp sữa ông thọ, chúng ta cần phải đục hai lỗ trên mặt hộp sữa,...

Áp suất khí quyển là bao nhiêu?  

Thí nghiệm Tô-ri-xe-li

Quan sát thí nghiệm:

Thí nghiệm trên (hình 9.5) 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 A và áp suất tác dụng lên B bằng nhau vì hai điểm này cùng nằm trên một mặt phẳng nằm ngang trong chất lỏng.

• Áp suất tác dụng lên A là áp suất khí quyển, áp suất tác dụng lên B là áp suất gây ra bởi trọng lượng của cột thuỷ ngân cao 76cm.

Độ lớn áp suất khí quyển 

​​Độ lớn của áp suất khí quyển được đo bằng cách khác so với các loại áp suất của chất lỏng và chất rắn. 

Chính vì vậy, đơn vị đo của áp suất không khí cũng được dùng là đơn vị khác. Đơn vị đo quốc tế dùng để đo áp suất không khí là mmHg. Để nhận ra được điều này, rất nhiều nhà vật lý học đã phải làm rất nhiều thí nghiệm để kiếm chứng. 

Trong những số thí nghiệm, Tô-ri-xe-li (thí nghiệm trên) chính là thí nghiệm đúng và chính xác nhất. Đây cũng chính là thí nghiệm để chứng nhận những lý thuyết về độ lớn của áp suất không khí. 

Phần hở ra của thủy ngân trong ống trong thí nghiệm chính là do áp suất khí trong ống tạo ra. Phần áp lực đè nén lên thủy ngân và thành ống đó chính là áp suất của không khí. Độ lớn của áp suất không khí trong ống bằng với áp suất của thủy ngân trong ống.

Đơn vị đo áp suất khí quyển 

Đơn vị đo áp suất khí quyển thường dùng là mmHg.

Một số đơn vị đo khác thường gặp: (N/m2), (Pa), (Psi), (Bar).

Quy đổi đơn vị đo của áp suất:

• 1 Pa = 1N/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 của khí quyển được tính theo công thức sau đây

Trong đó:

• P: là áp suất khí quyển ( N/m2)

• F: là lực tác động lên trên bề mặt ép (N)

• S: là diện tích bề mặt bị ép (m2)

Tuy nhiên, trên thực tế áp suất khí quyển rất hiếm khi chính xác vì chúng luôn thay đổi ở các vị trí khác nhau.

Xem thêm: Áp suất chất lỏng là gì? Áp suất chất lỏng bình thông nhau có ứng dụng gì?

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 lưu ý:

• Áp suất khí quyển trung bình so với mực nước biển là 101300 Pa, cứ lên cao 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 đã có áp suất được tạo ra bên trong máy bay nhưng áp lực vẫn giảm khi máy bay lên tới độ cao hơn. Áp lực càng 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-xen-li và dùng cao kế để đo áp suất.

• Áp suất khí quyển tại một nơi 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:

1. 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.

2. Chọn B: Lợi dụng áp suất khí quyển để sữa đặc dễ chảy ra khi đổ

3. Chọn A: Quả bóng bàn bị bẹp thả vào nước nóng lại phồng lên như cũ

4. 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

5. Lên cao 650m áp suất giảm: 650/12 mmHg

Áp suất tại chân núi là: 715 - 650/12 ≈ 660,8 mmHg

6.  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 nên tồn tại áp suất khí quyển.

7. Vì khi hút hết không khí thì bên trong không còn không khí mà ta đã biết là áp suất khí quyển tác dụng vào vật theo mọi phương do đó quả bóng sẽ bị bóp méo theo nhiều phía.

8. Khi ra ngoài không gian, áp suất khí bằng 0, áp suất cơ thể rất lớn, sự chênh lệch áp suất lớn nên nếu không có đồ bảo hộ cơ thể con người sẽ bị nổ tung.

9. Vì khi hút nước làm giảm áp suất khí trong ống hút khiên nước dâng lên. Khi thả ra áp suất lại tăng lên làm cho nước bị hạ xuống.

10. Tất cả vật chất khi ở áp suất nào thì cũng bị nén lại cho đến khi áp suất bên trong của nó cân bằng với áp suất bên ngoài và cơ thể con người là một ví dụ. Khi thở thì lượng không khí hít vào cũng bị nén sẵn nên theo tính toán áp suất bên ngoài nén vào lồng ngực 13000N thì phổi không thể bị tổn thương do thở, bản thân các tế bào cũng cũng bị nén nên tạo ra áp suất để giữ cân bằng. Khi lặn nhanh xuống nước sâu thì cơ thể chịu áp suất lớn thì mới bị tổn thương.

Bài viết trên đã tóm tắt các lý thuyết cũng như công thức tính của áp suất khí quyển mà các em cần phải tìm hiểu trong chương trình vật lý 8. Hy vọng thông qua bài viết này, các em sẽ có thể ứng dụng định nghĩa trên vào trong đời sống. Cảm ơn các em đã đọc bài viết.