A. Tóm tắt lý thuyết
1. Sự tồn tại của áp suất khí quyển:
Trái đất được bao bọc bởi một lớp không khí dày tới hàng ngàn km, gọi là khí quyển
Không khí có trọng lượng nên có áp suất tác dụng lên mọi vật, Áp suất này là áp suất khí quyển.
Trái đất và mọi vật trên trái đất đều chịu tác dụng của áp suất khí quyển theo mọi hướng
Áp suất khí quyển phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, gió, độ cao,…
Ví dụ : Càng lên cao không khí càng loãng nên áp suất khí quyển càng giảm, cứ lên cao 12m thì áp suất khí quyển lại giảm khoảng 1mmHg
Áp suất khí quyển tại một nơi thay đổi theo thời gian và những thay đổi này ảnh hưởng đến thời tiết của nơi đó
2. Độ lớn của áp suất khí quyển
2.1. Thí nghiệm Tô-ri-xe-li
Năm 1654, Ghê-rich (1602-1678) thị trưởng thành phố Mác -đơ-buốc của Đức đã làm thí nghiệm sau:
- Lấy một ống thủy tinh dài 1m, đổ đầy thủy ngân vào.
- Lấy ngón tay bịt miệng ống rồi quay ngược ống xuống.
- Nhúng chìm miệng ống vào một chậu đựng thủy ngân rồi bỏ tay bịt miệng ống ra.
- Thủy ngân trong ống tụt xuống còn 76cm tức là 760mm
2.2. Độ lớn của áp suất khí quyển
Áp suất khí quyển bằng áp suất của cột thủy ngân trong ống Tô-ri-xe-li, do đó người ta thường dùng mmHg làm đơn vị đo áp suất khí quyển
Áp suất gây ra bởi trọng lượng của cột Hg cao 76cm tác dụng lên B được tính theo công thức:
p = h.d = 0,76m.136 000N/m = 103 360N/m
Ví dụ: áp suất khí quyển ở bãi biển Sầm sơn vào khoảng 76cmHg
3. Bài tập minh họa
Bài 1. Trong thí nghiệm Tôrixenli, hãy tính áp suất do cột thủy ngân tác dụng lên B, biết trọng lượng riêng của thủy ngân là 136000 N/m . Từ đó suy ra độ lớn của áp suất khí quyển.
Hướng dẫn giải:
Áp suất tác dụng lên B là: p = h.d = 0,76.136000 = 103360N/m .
Áp suất khí quyến là 103360N/m (vì áp suất khí quyển gây ra tại A bằng áp suất gây bởi trọng lượng của cột thủy ngân cao 76cm trong ống).
Bài 2. Trong thí nghiệm của Tô-ri-xen-li, giả sử không dùng thủy ngân mà dùng nước thì cột nước trong ống cao bao nhiêu? Ống Tô-ri- xen-li phải đặt dài ít nhất là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Độ cao của cột nước trong ống là: \[p=d.h\]
\[\Rightarrow h=\frac{p}{d}=\frac{103360}{1000}=10.336\](m)
Như vậy ống Tô-ri-xen-li phải có độ coa ít nhất là 10.336m.
B. Giải bài tập trong sách giáo khoa
Giải bài tập 1 trang 32 SGK vật lý 8: Hút bớt không khí trong một vỏ hộp đựng sữa bằng giấy, ta thấy vỏ hộp bị bẹp theo nhiều phía (hình 9.2 SGK). Hãy giải thích tại sao?
Hướng dẫn giải
Khi hút bớt không khí như vậy thì áp suất không khí bên trong hộp sữa sẽ nhỏ hơn áp suất bên ngoài. Khi đó vỏ hộp chịu tác dụng của áp suất không khí tác dụng từ ngoài vào làm cho nó bị bẹp đi theo mọi phía.
Giải bài tập 2 trang 32 SGK vật lý 8: Cắm một ống thủy tinh ngập trong nước, rồi lấy ngón tay bịt kín đầu phía trên và kéo ổng ra khỏi nước như hình vẽ (9.3 SGK). Nước có chảy ra khỏi ống hay không? Tại sao?
Hướng dẫn giải
Do áp lực của không khí tác dụng vào nước từ phía dưới lên lớn hơn trọng lượng của cột nước nên nước không chảy ra khỏi ống.
Giải bài tập 3 trang 32 SGK vật lý 8: Trong thí nghiệm của câu hỏi 2, nếu bỏ ngón tay bịt đầu trên ống ra thì xảy ra hiện tượng gì? Giải thích tại sao?
Hướng dẫn giải
Nếu bỏ ngón tay bịt đầu ống ra thì phần không khí phía trên cột nước trong ống thông với khí quyển, áp suât khí trong ồng cộng với áp suất cột nước sè lớn hơn áp suất khí quyển làm cho nước chảy ra khỏi ống.
Giải bài tập 4 trang 33 SGK vật lý 8: Thi nghiệm 3: Năm 1654, Ghê-ric (1602-1678), Thị trương thành phô Mac-đơ-bua của Đức đã làm thí nghiệm sau (hình 9.4 SGK): Ông lấy hai bán cầu bằng đồng rỗng, đường kính khoảng 30 cm, mép được mài nhẵn, úp chặt vào nhau sao cho không khí không lọt vào được.
Sau đó ông dùng máy bơm rút không khí bên trong quả cầu ra ngoài qua một van gắn vào một bán cầu rồi đóng khóa van lại. Người ta phải dùng hai đàn ngựa, mỗi đàn tám con mà cũng không kéo được hai bán cầu rời ra. Hãy giải thích tại sao?
Hướng dẫn giải
Rút hết không khí bên trong quả cầu ra thì áp suất không khí bên trong quả cầu không còn, khi đó vỏ quả cầu chịu tác dụng của áp suất khí quyển từ mọi phía làm cho hai bán cầu ép chặt vào nhau. Chính vì vậy mà lực của hai đàn ngựa, mỗi đàn 8 con vẫn không kéo được hai bán cầu rời ra được.
Giải bài tập 5 trang 33 SGK vật lý 8: Nhà bác học Tô-ri-xen-li (1608-1647) người I-ta-li-a là người đầu tiên đo được độ lớn của áp suất khí quyến. Ông lấy một ống thủy tinh dài khoảng 1 m, đổ đầy thủy ngân vào như hình vè bên.
.png)
Lấy ngón tay bịt miệng ông rồi quay ngược ống xuống. Sau dó, nhúng chìm miệng ống vào một chậu đựng thủy ngân rồi bỏ ngón tay bịt miệng ống ra. Ồng nhận thấy thủy ngân trong ống tụt xuống, còn lại khoảng 76 cm tính từ mặt thoáng của thủy nhân trong chậu. Các áp suất tác dụng lên A (ở ngoài ống) và lên B (ở trong ống) có bằng nhau không? Tại sao?
Hướng dẫn giải
Ta thây hai điểm A và B cùng nằm trên một mặt phăng ngang trên mặt chất lỏng nôn các áp suát tác dụng lên A (ở ngoài ống) và lên B (ở trong ông) là bằng nhau.
Giải bài tập 6 trang 34 SGK vật lý 8: Trong thí nghiệm Tôrixenli (ở C5), áp suất tác dụng lên A là áp suất nào? Lên B là áp suất nào?
Hướng dẫn giải Áp suất tác dụng lên:
- A là áp suất khí quyển.
- B là áp suất gây bởi trọng lượng của cột thuy ngân cao 76 cm trong ông.
Giải bài tập 7 trang 34 SGK vật lý 8: Trong thí nghiệm Tôrixenli (ở C5). Hãy tính áp suất do cột thủy ngân tác dụng lên B, biết trọng lượng riêng của thủy ngân là 136000 N/m3. Từ đó suy ra độ lớn của áp suất khí quyển.
Hướng dẫn giải
Áp suất tác dụng lên B là: p = h.d = 0,76.136000 = 103360N/m2.
Áp suất khí quyến là 103360N/m2 (vì áp suất khí quyển gây ra tại A bằng áp suất gây bởi trọng lượng của cột thủy ngân cao 76cm trong ống).
Giải bài tập 8 trang 34 SGK vật lý 8: Giải thích hiện tượng nêu ra ở đầu bài.
Hướng dẫn giải
Ta thấy áp lực tạo bởi áp suất khí quyển tác dụng lên tờ giây từ phía dưới lên lớn hơn trọng lượng của phần nước trong cốc nên nước không chảy ra ngoài.
Giải bài tập 9 trang 34 SGK vật lý 8: Nêu ví dụ chứng tỏ sự tồn tại của áp suât khí quyển. Hướng dẫn giải
- Trên nắp các bình nước lọc thường có một lỗ nhỏ thông với khí quyển để lấy nước dễ dàng hơn.
-Các bình pha trà thường có một lỗ nhỏ trên nắp để thông với khí quyển, như thế sè rót nước dễ hơn.
Giải bài tập 10 trang 34 SGK vật lý 8: Nói áp suất khí quyển bằng 76 cmHg nghĩa là thế nào? Tính áp suất này ra N/m2.
Hướng dẫn giải
Nghĩa là áp suất khí quyển bằng áp suất gây bởi trọng lượng của một cột thủy ngân cao 76 cm.
Ta có: p = h.d = 0,76.136000 = 103360N/m2.
Giải bài tập 11 trang 34 SGK vật lý 8: Trong thí nghiệm của Tô-ri-xen-li, giả sử không dùng thủy ngân mà dùng nước thì cột nước trong ống cao bao nhiêu? Ồng Tô-ri- xen-li phải đặt dài ít nhất là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
Độ cao của cột nước trong ống là: T
a có: p = h.d ⇒ h = p/d = 103360/10000 = 10,336 (m)
Như vậy ống Tô-ri-xen-li phải có độ cao ít nhất là 10,336 m.
Giải bài tập 12 trang 34 SGK vật lý 8: Tại sao không thế tính trực tiếp áp suất khí quyển bằng công thức p = d.h?
Hướng dẫn giải
Ta thấy độ cao của cột khí quyển không thể xác định chính xác, mặt khác trọng lượng riêng của khí quyến thay đổi nên không thể tính trực tiếp áp suất khí quyến bằng công thức p = d.h.
C. GIẢI BÀI TẬP
Bài 1. Càng lên cao, áp suất khí quyển:
A. Càng tăng. B. Càng giảm.
C. Không thay đổi. D. Có thể tăng và cũng có thể giảm.
Hướng dẫn giải
Chọn câu B: Càng giảm.
Bài 2. Trong các hiện tượng sau, hiện tượng nào do áp suất khí quyển gây ra?
A. Quả bóng bàn bị bẹp thả vào nước nóng sẽ phồng lên như cũ.
B. Săm ruột xe đạp bơm căng để ngoài nắng có thế bị nổ.
C. Dùng một ông nhựa nhỏ có thể hút nước từ cốc vào miệng.
D. Thổi hơi vào quả bóng bay, quả bóng bay sẽ phồng lên.
Hướng dẫn giải
Chọn câu C:
Dùng một ống nhựa nhỏ có thế hút nước từ cốc vào miệng.
Bài 3. Tại sao nắp ấm pha trà thường có một lỗ hở nhỏ?
Hướng dẫn giải
Để rót nước dễ dàng. Nhờ có lỗ thủng trên nắp ấm mà khí trong ấm thông với khí quyển, áp suất khí trong ấm cộng với áp suất nước lớn hơn áp suất khí quyển, bởi vậy mà nước trong ấm chảy ra ngoài dễ dàng hơn.
Bài 4. Lúc đầu để một ông Tôrixenli thẳng đứng và sau đó đế nghiêng (hình bên), ta thấy chiều dài của cột thủy ngân thay đổi còn chiều cao không đổi. Hãy giải thích.
.png)
Hướng dẫn giải
Khi đế ống Tôrixenli thẳng đứng, áp suất khí quyển bằng áp suất của cột thủy ngân gây ra ở đáy ống (PA = Pkq). Khi bắt đầu nghiêng ống, chiều cao của cột thủy ngân giảm, nghĩa là áp suất tại điểm A trong ông nhỏ hơn áp suất tại điểm B ngoài ống.
Áp suất tại điếm B là áp suất trên mặt thoáng của thủy ngân, đó chính là áp suất khí quyến, lúc đó PA < Pkq Do chênh lệch về áp suất đó nên thủy ngân ở trong chậu chuyển vào ông Tôrixenli cho đến khi độ cao của thủy ngân bằng độ cao ban đầu, nghĩa là pA = pkq.
Bởi vậy khi để nghiêng ống Tôrixenli, chiều dài của cột thủy ngân thay đổi còn chiều cao không đổi.
Bài 5. Một căn phòng rộng 4m, dài 6m, cao 3m.
a. Tính khôi lượng của không khí chứa trong phòng. Biết khối lượng riêng của không khí là 1,29kg/m3.
b. Tính trọng lượng của không khí trong phòng.
Hướng dẫn giải
Thế tích của phòng là: V = 4.6.3 = 72 (m3)
a. Khối lượng không khí trong phòng là: m = V.D = 72 X 1,29 = 92,88 (kg)
b. Trọng lượng của không khí trong phòng là: P = m.10 = 92,88.10 = 928,8(N).
Bài 6. Vì sao nhà du hành vũ trụ khi đi ra khoảng không vũ trụ phải mặc một bộ áo giáp? Hướng dẫn giải
Trong cơ thể của con người và cả máu đều có không khí. Áp suất của không khí bên trong con người bằng áp suất khí quyển. Con người sống trong sự cân bằng giữa áp suất bên trong và bên ngoài cơ thể.
Khi con người từ tàu vũ trụ bước ra khoảng không, áp suất từ bên ngoài tác dụng lên cơ thể là rất nhỏ, có thể xấp xỉ bằng 0. Con người không thể chịu được sự phá vỡ cân bằng áp suất như vậy. Áo giáp của nhà du hành có tác dụng giừ cho áp suất bên trong áo giáp có độ lớn xấp xỉ bằng áp suất khí quyển bình thường trên mặt đất.
