Bài 9. ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN
I. KIẾN THỨC CẦN NHỚ
• Trái đất và mọi vật trên Trái Đất đều chịu tác dụng của áp suất khí quyển theo mọi phương.
• Áp suất khí quyển bằng áp suất của cột thủy ngân trong ống Tô-ri-xen-li, do đó người ta thường dùng mmHg làm đơn vị đo áp suất khí quyển.
• Độ lớn của áp suất khí quyển ở mặt biển là : 101.300N/$m^{2}$
Một cột thuỷ ngân cao 76cm cũng gây ra ở đáy cột một áp suất như thế. Vì vậy: 101.300N/$m^{2}$ = 76cmHg.
II. BÀI TẬP SÁCH BÀI TẬP
9.1. 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
Trả lời: Chọn B
Càng lên cao, áp suất khí quyển càng giảm vì áp suất do các lớp không khí phía trên đè xuống giảm.
9.2. Hiện tượng nào sau đây 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 thể bị nổ.
C. Dùng một ống nhựa nhỏ có thể hút nước từ cốc nước vào miệng.
D. Thổi hơi vào quả bóng bay, quả bóng bay sẽ phồng lên.
Trả lời: Chọn C
Dùng một ống nhựa nhỏ khi hút áp suất ống phía trong miệng sẽ nhỏ. Áp suất khí quyển bên ngoài lớn hơn sẽ đẩy nước từ cốc nước vào miệng.
9.3. Tại sao nắp ấm pha trà thường có một lỗ hở nhỏ ?
Trả lời:
Để rót nước dễ dàng. Vì có lỗ thủng trên nắp nén khí trong ấm thông với khí quyển, áp suất khí trong ấm cộng với áp suất nước trong ấm lớn hơn áp suất khí quyển, bởi vậy làm nước chảy từ trong ấm ra dễ dàng hơn.
9.4. Lúc đầu để một ống Tô-ri-xen-li thẳng đứng và sau đó để nghiêng (H.9.1 SBT). Ta thấy chiều dài của cột thủy ngân thay đổi còn chiều cao không thay đổi. Hãy giải thích.
Trả lời: Áp suất do cột thủy ngân trong ống gây ra phụ thuộc chiều cao của cột thủy ngân. Vì áp suất này luôn bằng áp suất khí quyển nên chiều cao cột thủy ngân trong ống không đổi khi để thẳng đứng cũng như khi để xiên. Tuy nhiên khi để xiên thì cột thủy ngân dài hơn.
9.5. Một căn phòng rộng 4m, dài 6m, cao 3m.
a) Tính khối lượng của không khí chứa trong phòng. Biết khối lượng riêng của không khí là 1,29kg/$m^{3}$.
b) Tính trọng lượng của không khí trong phòng.
Trả lời:
Thể tích phòng: V = 4.6.3 = 72 $m^{3}$
a) Khối lượng không khí trong phòng m = VD = 72.1,29 = 92,88kg
b) Trọng lượng của khí trong phòng : P = 10m = 928,8 N
9.6. Vì sao nhà du hành vũ trụ khi đi ra khoảng không vũ trụ phải mặc một bộ áo giáp?
Trả lời:
Trong cơ thể con người, nhất là phổi và cả trong máu của con người luôn có không khí.
Áp suất khí bên trong con người luôn 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 rất nhỏ, có thể xấp xỉ bằng 0. Con người không thể chịu được sự phá vỡ cân bằng áp suất như vậy và sẽ chết.
Áo giáp của nhà du hành vũ trụ có tác dụng giữ cho áp suất bên trong áp giáp có độ lớn xấp xỉ bằng áp suất khí quyển bình thường trên mặt đất.
9.7. Trong thí nghiệm Tô-ri-xen-li nếu không dùng thủy ngân có trọng lượng riêng 136 000N/$m^{3}$ mà dùng rượu có trọng lượng riêng 8000N/$m^{3}$ thì chiều cao của cột rượu sẽ là
A. 1292m
B. 12,92m
C. 1,292m
D. 129,2m
Trả lời: Chọn B
Vì khi dùng thủy ngân áp suất khí quyển đo được 760mmHg.
Nếu dùng rượu:
9.8. Trường hợp nào sau đây không phải do áp suất khí quyển gây ra?
A. Uống sữa tươi trong hộp bằng ống hút
B. Thủy ngân dâng lên trong ống Tô-ri-xen-li
C. Khi được bơm, lốp xe căng lên
D. Khi bị xì hơi, bóng bay bé lại
Trả lời: Chọn C
Khi được bơm, lốp xe căng lên là do không khí trong săm xe gây ra áp suất chứ không phải do áp suất khí quyển gây ra.
9.9. Vì sao càng lên cao áp suất khí quyển càng giảm?
A. Chỉ vì bề dày của khí quyển tính từ điểm đo áp suất càng giảm.
B. Chỉ vì mật độ khí quyển càng giảm.
C. Chỉ vì lực hút của Trái Đất lên các phân tử không khí càng giảm.
D. Vì cả ba lí do kể trên.
Trả lời: Chọn D
Khi càng lên cao áp suất khí quyển càng giảm là vì cả ba lí do kể trên.
Ghi chú: Sau này ta thấy áp suất này là P phụ thuộc vào khối lượng riêng, g là gia tốc trọng trường, h là độ cao cột chất lỏng.
9.10. Trên mặt một hồ nước, áp suất khí quyển bằng 75,8cmHg
a) Tính áp suất khí quyển trên ra đơn vị Pa. Biết trọng lượng riêng của thủy ngân là 136.103N/$m^{3}$.
b) Tính áp suất do nước và khí quyển gây ra ở độ sâu 5m. Lấy trọng lượng riêng của nước là 10.103N/$m^{3}$. Áp suất này bằng bao nhiêu cmHg ?
Trả lời:
a) $P_{Kq}$ = d.h = 136.$10^{3}$.0,758 = 103088 Pa
b) Áp suất do nước gây ra ở độ sâu 5m là:
P = d.h = 10.$10^{3}$.5 = 50 000N/$m^{2}$
Áp suất do cả nước và khí quyển gây ra ở độ sâu 5m
P = 50 000 + 103 088 = 153 088N/m = 112,6cmHg
9.11. Người ta dùng một áp kế để xác định độ cao. Kết quả cho thấy: ở chân núi áp kế chỉ 75cmHg; ở đỉnh núi áp kế chỉ 71,5cmHg. Nếu coi trọng lượng riêng của không khí không đổi và có độ lớn là 12,5N/$m^{3}$, trọng lượng riêng của thủy ngân là 136 000N/$m^{3}$ thì đỉnh núi cao bao nhiêu mét?
Trả lời:
+ Áp suất ở độ cao $h_{1}$ là 75cmHg ⇒ $P_{1}$ = d.$h_{1}$ = 102 000N/$m^{2}$
+ Áp suất ở độ cao $h_{2}$ là 71,5cmHg ⇒ $P_{2}$ = d.$h_{2}$ = 97 240N/$m^{2}$
+ Độ chênh lệch áp suất ở hai độ cao: 102 000 - 97 240 = 4 760N/$m^{2}$
+ Vậy $h_{2}$ - $h_{1}$ = $\large \frac{4760}{12,5}$ = 380,8m
+ Đỉnh núi cao 380,8 m so với chân núi.
9.12. Một bình cầu được nối với một ống chữ U có chứa thủy ngân (H.9.2 SBT).
a) Áp suất không khí trong bình cầu lớn hơn hay nhỏ hơn áp suất khí quyển?
b) Nếu độ chênh lệch giữa hai mực thủy ngân trong ống chữ U là 4cm thì độ chênh lệch giữa áp suất không khí trong bình cầu và áp suất khí quyển là bao nhiêu? Biết trọng lượng riêng của thủy ngân là 136000N/$m^{3}$.
Trả lời:
a) Áp suất không khí trong bình cầu lớn hơn áp suất của khí quyển vì mực thủy ngân ở nhánh trái cao hơn nhánh phải $\Delta$h
b) Độ chênh lệch áp suất $\Delta$P = d. $\Delta$h = 136000x0,04 = 5 440N/$m^{2}$ = 5 440Pa.