9.2: Shinikizo la gesi

Last updated
Save as PDF

Page ID: 188383

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

Eleza mali ya shinikizo
Eleza na kubadilisha kati ya vitengo vya vipimo vya shinikizo
Eleza uendeshaji wa zana za kawaida za kupima shinikizo la gesi
Tumia shinikizo kutoka data ya manometer

Anga ya dunia ina shinikizo, kama vile gesi nyingine yoyote. Ingawa hatujui shinikizo la anga, sisi ni nyeti kwa mabadiliko ya shinikizo-kwa mfano, wakati masikio yako “yanapopiga” wakati wa kuchukua na kutua wakati wa kuruka, au unapopiga mbizi chini ya maji. Shinikizo la gesi linasababishwa na nguvu inayotumiwa na molekuli za gesi zinazogongana na nyuso za vitu (Kielelezo 9.2). Ingawa nguvu ya kila mgongano ni ndogo sana, uso wowote wa eneo la thamani hupata idadi kubwa ya migongano kwa muda mfupi, ambayo inaweza kusababisha shinikizo la juu. Kwa kweli, shinikizo la kawaida la hewa ni nguvu ya kutosha kuponda chombo cha chuma wakati si sawa na shinikizo sawa kutoka ndani ya chombo.

Sehemu ya kushoto ya takwimu hii inajumuisha graphic ya dunia na prism inverted mstatili kupanua kutoka hatua juu yake. Karibu na juu ya picha, studio, “safu ya mraba ya inchi ya molekuli za hewa” imeunganishwa na mche na sehemu ya mstari. Lebo hii pia imeunganishwa na sehemu ya mstari kwenye mshale unaozungumzia chini upande wa kulia wa takwimu. Chini ya mshale ni mduara nyekundu iliyoandikwa, “shinikizo la anga.” Mstatili mwembamba na mpaka wa mstari uliopigwa unatoka chini ya mshale kwa wima kupitia mduara. Moja kwa moja chini ya mstatili huu kwenye makali ya chini ya mduara ni mkono na kidole kinachoonekana kuwa kinapumzika kwenye meza ya meza. Kidole kinaunganishwa na sehemu ya mstari kwenye studio, “14.7 lbs ya shinikizo kwenye inchi 1 za mraba.” Mduara nyekundu umeketi juu ya kidole.

Kielelezo 9.2 Anga juu yetu ina shinikizo kubwa juu ya vitu kwenye uso wa dunia, takribani sawa na uzito wa mpira wa bowling unaozidi eneo ukubwa wa thumbnail ya binadamu.

Unganisha na Kujifunza

Mfano mkubwa wa shinikizo la anga hutolewa katika video hii fupi, ambayo inaonyesha gari la tanker la reli linaloanguka wakati shinikizo lake la ndani linapungua.

Maonyesho madogo ya jambo hili yanaelezwa kwa ufupi.

Shinikizo la anga linasababishwa na uzito wa safu ya molekuli za hewa katika angahewa juu ya kitu, kama vile gari la tanker. Katika usawa wa bahari, shinikizo hili ni sawa na ile iliyofanywa na tembo wa Afrika mzima mzima amesimama kwenye mlango, au mpira wa kawaida wa Bowling unaopumzika kwenye thumbnail yako. Hizi zinaweza kuonekana kama kiasi kikubwa, na ni, lakini maisha duniani yamebadilika chini ya shinikizo la anga. Ikiwa kweli hupiga mpira wa bowling kwenye thumbnail yako, shinikizo la uzoefu ni mara mbili shinikizo la kawaida, na hisia haifai.

Kwa ujumla, shinikizo hufafanuliwa kama nguvu inayotumiwa kwenye eneo fulani: $P = \frac{F}{A} .$ Kumbuka kuwa shinikizo ni sawia moja kwa moja na nguvu na inversely sawia na eneo hilo. Hivyo, shinikizo linaweza kuongezeka ama kwa kuongeza kiasi cha nguvu au kwa kupunguza eneo ambalo linatumika; shinikizo linaweza kupungua kwa kupungua kwa nguvu au kuongeza eneo hilo.

Hebu kutumia dhana hii kuamua ambayo ina shinikizo kubwa katika Kielelezo 9.3 - tembo au skater takwimu? Tembo mkubwa wa Afrika anaweza kupima tani 7, akisaidiwa kwa miguu minne, kila mmoja mwenye kipenyo cha takriban 1.5 ft (eneo la nyayo 250 katika ²), hivyo shinikizo linalotumiwa na kila mguu ni takriban 14 lb/katika ²:

shinikizo kwa mguu wa tembo = 14,000 \frac{lb}{tembo} \times \frac{1 tembo}{4 miguu} \times \frac{Mguu 1}{250 {ndani}^{2}} = 14 {lb/in}^{2}

Skater takwimu ina uzito wa 120 lbs, mkono juu ya vile skate mbili, kila na eneo la karibu 2 katika ², hivyo shinikizo exerted na kila blade ni kuhusu 30 lb/katika ²:

shinikizo kwa blade skate = 120 \frac{lb}{mtelezi barafuni} \times \frac{1 skater}{2 vile} \times \frac{1 blade}{2 {ndani}^{2}} = 30 {lb/in}^{2}

Ingawa tembo ni zaidi ya mara mia moja nzito kuliko skater, ina chini ya nusu ya shinikizo. Kwa upande mwingine, ikiwa skater huondoa skates zao na anasimama kwa miguu isiyo wazi (au viatu vya kawaida) kwenye barafu, eneo kubwa ambalo uzito wao hutumiwa sana hupunguza shinikizo lililofanywa:

shinikizo kwa mguu wa mwanadamu = 120 \frac{lb}{mtelezi barafuni} \times \frac{1 skater}{Miguu 2} \times \frac{Mguu 1}{30 {ndani}^{2}} = 2 {lb/in}^{2}

Takwimu hii inajumuisha picha mbili. Kielelezo a ni picha ya tembo kubwa ya kijivu kwenye nyasi, eneo la beige. Kielelezo b ni picha ya skater takwimu na skate yake ya kulia juu ya barafu, kiwiliwili juu dari, silaha kupanuliwa zaidi nyuma ya kifua chake, na mguu wa kushoto kupanuliwa zaidi nyuma yake.

Kielelezo 9.3 Ingawa (a) uzito wa tembo ni kubwa, na kujenga nguvu kubwa sana chini, (b) skater ya takwimu ina shinikizo kubwa sana kwenye barafu kutokana na eneo ndogo la skates. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Guido da Rozze; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Ryosuke Yagi)

Kitengo cha shinikizo la SI ni pascal (Pa), na 1 Pa = 1 N/m ², ambapo N ni Newton, kitengo cha nguvu kinachojulikana kama kilo 1 m/s ². Pascal moja ni shinikizo ndogo; mara nyingi, ni rahisi zaidi kutumia vitengo vya kilopascal (1 kPa = 1000 Pa) au bar (1 bar = 100,000 Pa). Nchini Marekani, shinikizo mara nyingi hupimwa kwa paundi za nguvu kwenye eneo la inchi moja za mraba— paundi kwa inchi mraba (psi) -kwa mfano, katika matairi ya gari. Shinikizo pia linaweza kupimwa kwa kutumia kitengo cha anga (atm), ambacho awali kiliwakilisha wastani wa shinikizo la hewa la usawa wa bahari kwenye latitude takriban ya Paris (45°). Jedwali 9.1 hutoa taarifa juu ya hizi na vitengo vingine vya kawaida kwa vipimo vya shinikizo

Vitengo vya shinikizo

Jina la Kitengo na Kifupisho	Ufafanuzi au Uhusiano na Kitengo Kingine
Pascal (Pa)	1 Pa = 1 N/m ²ilipendekeza kitengo cha IUPAC
kilopascal (kPa)	1 kPa = 1000 Pa
paundi kwa inchi mraba (psi)	shinikizo la hewa kwenye usawa wa bahari ni ~14.7 psi
anga (atm)	1 atm = 101,325 Pa = 760 torr hewa shinikizo katika usawa wa bahari ni ~1 atm
bar (bar, au b)	1 bar = 100,000 Pa (hasa) kawaida kutumika katika hali ya hewa
millibar (mbar, au mb)	1000 mbar = 1 bar
inchi ya zebaki (in. Hg)	1 katika. Hg = 3386 Pa kutumiwa na sekta ya anga, pia baadhi ya ripoti ya hali ya hewa
torr	$1 torr = \frac{1}{760} atm$ jina lake baada ya Evangelista Torricelli, mvumbuzi wa barometer
milimita ya zebaki (mm Hg)	1 mm Hg ~1 torr

Jedwali 9.1

Mfano 9.1

Uongofu wa vitengo vya shinikizo

Huduma ya Hali ya hewa ya Taifa ya Marekani inaripoti shinikizo katika inchi zote mbili za Hg na millibars. Badilisha shinikizo la 29.2 in. Hg ndani ya:

(a) torr

(b) atm

(d) mbar

Suluhisho

Hii ni tatizo kitengo uongofu. Uhusiano kati ya vitengo mbalimbali vya shinikizo hutolewa katika Jedwali 9.1.

(a) $29.2 katika Hg \times \frac{25.4 mm}{1 ndani} \times \frac{1 torr}{1 mm Hg} = 742 torr$

(b) $742 torr \times \frac{1 atm}{760 torr} = 0.976 atm$

(d) $98.9 kPa \times \frac{1000 Pa}{1 kPa} \times \frac{1 baa}{100,000 Pa} \times \frac{1000 mbar}{1 baa} = 989 mbar$

Angalia Kujifunza Yako

kawaida barometric shinikizo katika Kansas City ni 740 torr. Je! Shinikizo hili ni katika anga, katika milimita ya zebaki, katika kilopascals, na katika bar?

Jibu:

0.974 atm; 740 mm Hg; 98.7 kPa; 0.987 bar

Tunaweza kupima shinikizo la anga, nguvu inayotumiwa na anga juu ya uso wa dunia, na barometer (Kielelezo 9.4). Barometer ni tube ya kioo ambayo imefungwa kwa mwisho mmoja, imejaa kioevu kisichozidi kama zebaki, halafu huingizwa na kuzama ndani ya chombo cha kioevu hicho. Anga ina shinikizo kwenye kioevu nje ya bomba, safu ya kioevu ina shinikizo ndani ya tube, na shinikizo kwenye uso wa kioevu ni sawa ndani na nje ya tube. Urefu wa kioevu katika bomba kwa hiyo ni sawa na shinikizo linalojitokeza na anga.

Takwimu hii inaonyesha barometers mbili. Barometer upande wa kushoto ina hifadhi isiyojulikana, au chombo kilicho wazi, cha zebaki. Bomba nyembamba linaendelea juu kutoka kwenye hifadhi juu ya hifadhi. Bomba hili limefungwa hapo juu. Kwa upande wa kulia, kuanzisha pili sawa kunaonyeshwa na hifadhi iliyojaa maji. Makundi ya mstari huunganisha lebo “utupu” kwenye vichwa vya zilizopo mbili nyembamba. Bomba upande wa kushoto linaonyesha zebaki katika hifadhi inayoenea kwenye safu ya juu kwenye tube nyembamba. Vile vile, tube upande wa kulia inaonyesha maji katika hifadhi inayoenea juu ndani ya tube nyembamba inayohusiana. Mishale yenye kichwa mbili hupanua kutoka kwenye uso wa kila kioevu kwenye hifadhi hadi juu ya kioevu katika kila tube. Safu nyembamba au bar hutoka kwenye uso wa hifadhi hadi urefu sawa. Bar hii inaitwa “shinikizo la anga.” Kiwango cha maji katika tube yake ni kikubwa zaidi kuliko kiwango cha zebaki katika tube yake.

Kielelezo 9.4 Katika barometer, urefu, h, wa safu ya kioevu hutumiwa kama kipimo cha shinikizo la hewa. Kutumia zebaki ya kioevu sana (kushoto) inaruhusu ujenzi wa barometers za ukubwa, wakati kutumia maji (kulia) itahitaji barometer zaidi ya urefu wa miguu 30.

Ikiwa kioevu ni maji, shinikizo la kawaida la anga litasaidia safu ya maji zaidi ya mita 10 juu, ambayo haifai kwa kufanya (na kusoma) barometer. Kwa sababu zebaki (Hg) ni karibu 13.6 mara denser kuliko maji, barometer ya zebaki inahitaji tu $\frac{1}{13.6}$ kama mrefu kama barometer ya maji-ukubwa wa kufaa zaidi. Shinikizo la angahewa la kawaida la atm 1 kwenye usawa wa bahari (101,325 Pa) linalingana na safu ya zebaki ambayo ni juu ya 760 mm (29.92 in.). Torr awali ilikuwa na lengo la kuwa kitengo sawa na millimeter moja ya zebaki, lakini haiendani tena hasa. Shinikizo linalofanywa na maji kutokana na mvuto linajulikana kama shinikizo la hydrostatic, p:

p = h ρ g

ambapo h ni urefu wa maji, ρ (barua ya chini ya Kigiriki rho) ni wiani wa maji, na g ni kuongeza kasi kutokana na mvuto.

Mfano 9.2

Mahesabu ya Shinikizo la Barometri

Onyesha hesabu inayounga mkono madai ya kwamba shinikizo la anga karibu na usawa wa bahari linalingana na shinikizo linalofanywa na safu ya zebaki ambayo ni juu ya 760 mm juu. Uzito wa zebaki = 13.6 g/cm ³.

Suluhisho

Shinikizo la hydrostatic hutolewa na p = hρg, na h = 760 mm, ρ = 13.6 g/cm ³, na g = 9.81 m/s ². Kuziba maadili haya katika equation na kufanya mabadiliko muhimu kitengo kutatupa thamani sisi kutafuta. (Kumbuka: Tunatarajia kupata shinikizo la ~ 101,325 Pa.)

101,325 N {/m}^{2} = 101,325 \frac{{kilo · m/s}^{2}}{m^{2}} = 101,325 \frac{kilo}{{m·s}^{2}}

p = (760 mm \times \frac{1 m}{1000 mm}) \times (\frac{13.6 g}{1 {sentimita}^{3}} \times \frac{Kilo 1}{1000 g} \times \frac{{(100 cm)}^{3}}{{(1 m)}^{3}}) \times (\frac{9.81 m}{1 s^{2}})

= (0.760 m) (13,600 {kg/m}^{3}) (9.81 {m/s}^{2}) = 1.01 \times 10^{5} {kg/ms}^{2} = 1.01 \times 10^{5} {N /m}^{2}

= 1.01 \times 10^{5} Pa

Angalia Kujifunza Yako

Tumia urefu wa safu ya maji kwenye 25 °C inayofanana na shinikizo la kawaida la anga. Uzito wa maji katika joto hili ni 1.0 g/cm ³.

Jibu:

10.3 m

Manometer ni kifaa kinachofanana na barometer ambacho kinaweza kutumika kupima shinikizo la gesi iliyotiwa kwenye chombo. Manometer iliyofungwa-mwisho ni tube yenye umbo la U yenye mkono mmoja uliofungwa, mkono mmoja unaounganisha na gesi ya kupimwa, na kiowevu kisicho na tete (kawaida zebaki) katikati. Kama ilivyo na barometer, umbali kati ya viwango vya kioevu katika mikono miwili ya tube (h katika mchoro) ni sawa na shinikizo la gesi katika chombo. Manometer ya mwisho ya wazi (Kielelezo 9.5) ni sawa na manometer ya mwisho, lakini moja ya silaha zake ni wazi kwa anga. Katika kesi hiyo, umbali kati ya viwango vya kiowevu unafanana na tofauti kati ya shinikizo kati ya gesi kwenye chombo na angahewa.

Matukio matatu ya manometers yanaonyeshwa. Kila manometer ina chombo cha pink kilichojaa gesi upande wa kushoto ambacho kinaunganishwa na tube ya U, iliyotiwa muhuri na valve upande wake wa kulia. Juu ya U inafanana na nyanja iliyojaa gesi na U, ambayo inaendelea chini, ina zebaki. Manometer ya kwanza ina tube iliyotiwa muhuri. Mwisho uliofunikwa kwa haki ya juu katika mchoro umeandikwa “mwisho wa kufungwa” na “utupu.” Ngazi ya zebaki ni ya juu upande wa kulia wa tube kuliko upande wa kushoto. Tofauti katika urefu ni kinachoitwa “h.” Chini ya mfano huu manometer inaonekana studio P subscript gesi sawa ishara h rho g. manometer pili ina tube wazi, ambayo ni kinachoitwa “mwisho wazi.” Katika ufunguzi huu katika haki ya juu ya mchoro ni studio P subscript atm. Ngazi ya zebaki ni ya juu upande wa kushoto wa tube kuliko ya kulia. Tofauti hii kwa urefu inaitwa “h.” Chini ya mfano huu manometer inaonekana studio P subscript gesi sawa ishara P subscript atm minus ishara h rho g. manometer tatu ina tube wazi na ni sawa na manometer pili isipokuwa kwamba kiwango zebaki ni kubwa katika upande wa kulia wa tube kuliko katika kushoto. Tofauti hii kwa urefu inaitwa “h.” Chini ya mfano huu manometer inaonekana studio P subscript gesi sawa ishara P subscript t m plus h rho g.

Kielelezo 9.5 Manometer inaweza kutumika kupima shinikizo la gesi. (Tofauti katika) urefu kati ya viwango vya kioevu (h) ni kipimo cha shinikizo. Mercury hutumiwa kwa sababu ya wiani wake mkubwa.

Mfano 9.3

Uhesabuji wa Shinikizo Kutumia Manometer ya Mwisho

Shinikizo la sampuli ya gesi hupimwa na manometer iliyofungwa, kama inavyoonekana kwa haki. Kioevu katika manometer ni zebaki. Kuamua shinikizo la gesi katika:

(a) torr

(b) Pa

Mchoro wa manometer iliyofungwa imeonyeshwa. Kwa upande wa kushoto wa juu ni chombo cha spherical kinachoitwa, “gesi.” Chombo hiki kinaunganishwa na valve kwenye bomba la U-umbo ambalo linaitwa “mwisho uliofungwa” upande wa juu wa kulia. Chombo na sehemu ya tube inayofuata ni kivuli pink. Sehemu ya chini ya bomba la umbo la U ni kivuli kijivu na urefu wa eneo la kijivu kuwa mkubwa upande wa kulia kuliko upande wa kushoto. Tofauti kati ya upande wa kushoto na upande wa kulia ni 26.4 c m, ambayo inaonyeshwa kwa makundi ya mstari usio na usawa na mishale.

Suluhisho

Shinikizo la gesi ni sawa na safu ya zebaki ya urefu wa cm 26.4. (Shinikizo kwenye mstari wa chini wa usawa ni sawa pande zote mbili za tube. Shinikizo upande wa kushoto ni kutokana na gesi na shinikizo upande wa kulia ni kutokana na 26.4 cm Hg, au zebaki.) Tunaweza kutumia equation p = hρg kama katika Mfano 9.2, lakini ni rahisi kubadilisha tu kati ya vitengo kutumia Jedwali 9.1.

(a) $26.4 cm Hg \times \frac{10 mm Hg}{1 cm Hg} \times \frac{1 torr}{1 mm Hg} = 264 torr$

(b) $264 torr \times \frac{1 atm}{760 torr} \times \frac{101,325 Pa}{1 atm} = 35,200 Pa$

Angalia Kujifunza Yako

Shinikizo la sampuli ya gesi hupimwa na manometer iliyofungwa. Kioevu katika manometer ni zebaki. Kuamua shinikizo la gesi katika:

(a) torr

(b) Pa

Jibu:

(a) ~150 torr; (b) ~20,000 Pa; (c) ~0.20 bar

Mfano 9.4

Uhesabuji wa Shinikizo Kutumia Manometer ya Mwisho

Shinikizo la sampuli ya gesi hupimwa kwa usawa wa bahari na manometer ya mwisho ya Hg (zebaki), kama inavyoonekana kwa haki. Kuamua shinikizo la gesi katika:

(a) mm Hg

(b) atm

Mchoro wa manometer ya mwisho ya mwisho inavyoonyeshwa. Kwa upande wa kushoto wa juu ni chombo cha spherical kinachoitwa, “gesi.” Chombo hiki kinaunganishwa na valve kwenye bomba la U-umbo ambalo linaitwa “mwisho wa wazi” kwenye mwisho wa juu wa kulia. Chombo na sehemu ya tube inayofuata ni kivuli pink. Sehemu ya chini ya bomba la umbo la U ni kivuli kijivu na urefu wa eneo la kijivu kuwa mkubwa upande wa kulia kuliko upande wa kushoto. Tofauti katika urefu wa 13.7 c m inaonyeshwa kwa makundi ya mstari usio na usawa na mishale.

Suluhisho

Shinikizo la gesi ni sawa na shinikizo la hydrostatic kutokana na safu ya zebaki ya urefu 13.7 cm pamoja na shinikizo la anga kwenye usawa wa bahari. (Shinikizo kwenye mstari wa chini wa usawa ni sawa pande zote mbili za tube. Shinikizo upande wa kushoto ni kutokana na gesi na shinikizo upande wa kulia ni kutokana na 13.7 cm ya Hg pamoja na shinikizo la anga.)

(a) Katika mm Hg, hii ni: 137 mm Hg + 760 mm Hg = 897 mm Hg

(b) $897 mm Hg \times \frac{1 atm}{760 mm Hg} = 1.18 atm$

Angalia Kujifunza Yako

Shinikizo la sampuli ya gesi hupimwa kwa usawa wa bahari na manometer ya mwisho ya Hg, kama inavyoonekana kwa haki. Kuamua shinikizo la gesi katika:

(a) mm Hg

(b) atm

Mchoro wa manometer ya mwisho ya wazi inavyoonyeshwa. Kwa upande wa kushoto wa juu ni chombo cha spherical kinachoitwa, “gesi.” Chombo hiki kinaunganishwa na valve kwenye bomba la U-umbo ambalo linaitwa “mwisho wa wazi” kwenye mwisho wa juu wa kulia. Chombo na sehemu ya tube inayofuata ni kivuli pink. Sehemu ya chini ya bomba la umbo la U ni kivuli kijivu na urefu wa eneo la kijivu kuwa mkubwa upande wa kushoto kuliko upande wa kulia. Tofauti katika urefu wa 4.63 i n inaonyeshwa kwa makundi ya mstari usio na usawa na mishale.

Jibu:

(a) 642 mm Hg; (b) 0.845 atm; (c) 85.6 kPa

Kemia katika Maisha ya Kila siku

Kupima Shinikizo la damu

Shinikizo la damu hupimwa kwa kutumia kifaa kinachoitwa sphygmomanometer (Kigiriki sphygmos = “pulse”). Inajumuisha kikombe cha inflatable ili kuzuia mtiririko wa damu, manometer kupima shinikizo, na njia ya kuamua wakati mtiririko wa damu unapoanza na unapozuiliwa (Mchoro 9.6). Tangu uvumbuzi wake mwaka 1881, imekuwa kifaa muhimu cha matibabu. Kuna aina nyingi za sphygmomanometers: zile za mwongozo zinazohitaji stethoscope na zinatumiwa na wataalamu wa matibabu; zebaki, zinazotumiwa wakati usahihi zaidi unahitajika; zile za mitambo zisizo sahihi; na zile za kidijitali ambazo zinaweza kutumika kwa mafunzo kidogo lakini ambazo zina mapungufu. Wakati wa kutumia sphygmomanometer, cuff huwekwa karibu na mkono wa juu na umechangiwa mpaka mtiririko wa damu umezuiwa kabisa, kisha hutolewa polepole. Kama moyo unapopiga, damu kulazimishwa kupitia mishipa husababisha kuongezeka kwa shinikizo. Kuongezeka kwa shinikizo ambalo mtiririko wa damu huanza ni shinikizo la systolic— shinikizo la kilele katika mzunguko wa moyo. Wakati shinikizo la cuff linalingana na shinikizo la systolic la damu, damu inapita nyuma ya kamba, na kuunda sauti zinazoweza kusikika ambazo zinaweza kusikilizwa kwa kutumia stethoscope. Hii inafuatiwa na kupungua kwa shinikizo kama ventricles ya moyo huandaa kwa kupiga mwingine. Kama shinikizo la cuff linaendelea kupungua, hatimaye sauti haisikiki tena; hii ni shinikizo la diastoli— shinikizo la chini kabisa (awamu ya kupumzika) katika mzunguko wa moyo. Vitengo vya shinikizo la damu kutoka sphygmomanometer ni katika suala la milimita ya zebaki (mm Hg).

Takwimu hii inajumuisha picha mbili. Picha ya kwanza inaonyesha kiume kijana mzima akiweka kikombe cha shinikizo la damu kwenye mkono wa juu wa mwanamke mdogo mzima. Picha ya pili inaonyesha sphygmomanometer ya kawaida, ambayo inajumuisha kamba nyeusi ya shinikizo la damu, tubing, pampu, na kupima shinikizo.

Kielelezo 9.6 (a) Mtaalamu wa matibabu huandaa kupima shinikizo la damu la mgonjwa na sphygmomanometer. (b) Sphygmomanometer ya kawaida hutumia bulb ya mpira yenye valved ili kuingiza cuff na kupima diaphragm kupima shinikizo. (mikopo a: muundo wa kazi na Mwalimu Sgt Jeffrey Allen)

Jinsi Sayansi Kuunganisha

Meteorology, hali ya hewa, na Sayansi ya Anga

Kwa miaka mingi, watu wameona mawingu, upepo, na mvua, wakijaribu kutambua mwelekeo na kufanya utabiri: wakati ni bora kupanda na kuvuna; ikiwa ni salama kuweka safari ya bahari; na mengi zaidi. Sasa tunakabiliwa na changamoto tata za hali ya hewa na anga ambazo zitakuwa na athari kubwa katika ustaarabu wetu na mazingira. Taaluma mbalimbali za kisayansi zinatumia kanuni za kemikali ili kutusaidia kuelewa hali ya hewa, angahewa, na tabianchi. Hizi ni hali ya hewa, hali ya hewa, na sayansi ya anga. Meteorology ni utafiti wa anga, matukio ya anga, na athari za anga kwenye hali ya hewa ya dunia. Meteorologists kutafuta kuelewa na kutabiri hali ya hewa katika muda mfupi, ambayo inaweza kuokoa maisha na kufaidika uchumi. Utabiri wa hali ya hewa (Kielelezo 9.7) ni matokeo ya maelfu ya vipimo vya shinikizo la hewa, joto, na kadhalika, ambazo zimeandaliwa, zimewekwa, na kuchambuliwa katika vituo vya hali ya hewa duniani kote.

Ramani ya hali ya hewa ya Marekani inaonyeshwa ambayo inaonyesha maeneo ya shinikizo la juu na la chini na herufi H katika bluu na L katika nyekundu. Mistari iliyopigwa katika kijivu, machungwa, bluu, na nyekundu huonyeshwa. Mstari wa machungwa umegawanyika. Mistari nyekundu na bluu ina miduara ndogo nyekundu au bluu na pembetatu zilizounganishwa kwa urefu wake. Katika mistari nyeupe iliyopigwa, latitude na longitude huonyeshwa. Imesisitiza namba tatu na nne za tarakimu pia zinaonekana kwenye ramani.

Kielelezo 9.7 Meteorologists kutumia ramani hali ya hewa kuelezea na kutabiri hali ya hewa. Mikoa ya shinikizo la juu (H) na chini (L) ina athari kubwa juu ya hali ya hewa. Mstari wa kijivu huwakilisha maeneo ya shinikizo la mara kwa mara linalojulikana kama isobars. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Utawala wa Taifa wa Bahari na Anga)

Kwa upande wa hali ya hewa, mifumo ya chini ya shinikizo hutokea wakati shinikizo la anga la uso wa dunia liko chini kuliko mazingira ya jirani: Hewa yenye unyevu huongezeka na hupunguza, huzalisha mawingu. Movement ya unyevu na hewa ndani ya mipaka mbalimbali ya hali ya hewa inasababisha matukio mengi ya hali ya hewa.

Angahewa ni safu ya gesi inayozunguka sayari. Anga ya dunia, ambayo ni takribani 100-125 km nene, ina takribani 78.1% nitrojeni na 21.0% oksijeni, na inaweza kugawanywa zaidi katika mikoa inavyoonekana katika Kielelezo 9.8: exosphere (mbali zaidi duniani, > 700 km juu ya usawa wa bahari), thermosphere (80—700 km), mesosphere (50—80 km), the stratosphere (kiwango cha pili cha chini kabisa cha anga yetu, km 12—50 juu ya usawa wa bahari), na troposphere (hadi kilomita 12 juu ya usawa wa bahari, takriban 80% ya anga ya dunia kwa wingi na safu ambapo matukio mengi ya hali ya hewa yanatokea). Unapoenda juu katika troposphere, wiani wa hewa na joto hupungua.

Mchoro huu unaonyesha nusu ya mtazamo wa pande mbili za dunia katika bluu na kijani. Safu nyembamba nyeupe, iliyoitwa “troposphere 0 dash 12 k m” inashughulikia hemisphere hii. Safu hii pia inaitwa “safu ambapo matukio mengi ya hali ya hewa yanatokea.” Kisha, safu nyembamba ya bluu iliyoitwa “Stratosphere 12 dash 50 k m” inavyoonyeshwa. Hii ni kufuatiwa na safu nyembamba kidogo pia katika mwanga bluu kinachoitwa “Mesosphere 50 dash 80 k m.” Kufuatia safu hii ni safu nyembamba ya bluu yenye rangi ya bluu inayoitwa “Thermosphere 80 dash 700 k m.” Safu ya bluu inaonekana kwamba inashughulikia theluthi mbili ya mchoro. Mkoa huu hatua kwa hatua hupunguza giza kutoka bluu nyepesi upande wa kushoto hadi bluu giza upande wa kulia. Mkoa huu wa mchoro umeandikwa “exosphere kubwa kuliko 700 k m.”

Kielelezo 9.8 anga ya dunia ina tabaka tano: troposphere, stratosphere, mesosphere, thermosphere, na exosphere.

Hali ya hewa ni utafiti wa hali ya hewa, hali ya wastani ya hali ya hewa kwa vipindi vya muda mrefu, kwa kutumia data ya anga. Hata hivyo, wataalamu wa hali ya hewa hujifunza mifumo na madhara yanayotokea kwa miongo kadhaa, karne, na milenia, badala ya muafaka mfupi wa saa, siku, na wiki kama meteorologists. Sayansi ya anga ni shamba pana hata, kuchanganya hali ya hewa, hali ya hewa, na taaluma nyingine za kisayansi zinazojifunza anga.