Аэростатика

Определение "Аэростатика" в словаре Брокгауза и Ефрона

Аэростатика (греч.) — наука о равновесии газообразных веществ или газов. Главным представителем газообразных веществ является атмосферный воздух, и о нем всегда идет речь в А. Воздух, подобно жидким и твердым телам, находится под влиянием силы тяжести и вследствие этого производит давление на земную поверхность. В противоположность влиянию тяжести, у воздуха есть особое стремление, присущее всем газам, по возможности расшириться и занять возможно больший объем, т. е. воздух обладает упругостью. Это свойство является причиной уменьшения плотности атмосферного воздуха в верхних слоях, так как силе расширения, или упругости слоя воздуха, лежащего на больших высотах, противодействует относительно меньшее давление остальных выше лежащих слоев. Следствием легкой подвижности частиц воздуха является то, что всякое давление, производимое на воздушную массу, передается и распространяется равномерно во все стороны. Так, напр., одинаковые поверхности пола, потолки и стены в комнате, не принимая во внимание сравнительно ничтожную разницу их высоты, находятся под тем же давлением, как и равная им площадь земной поверхности под открытым небом. То же самое происходит, если комната заперта, так как щели и поры стен вполне достаточны для того, чтобы передать атмосферное давление внутрь комнаты. Величина атмосферного давления на земную поверхность и постоянные местные изменения ее определяются с помощью барометра (см. это сл.). Можно принять в среднем, что воздух давит на любую площадь земной поверхности, как столб ртути с тем же основанием выш. в 760 мм или как столб воды выш. в 10,4 метра. Это дает в среднем давление в 1 кг на квадр. сантиметр, и это давление принято считать за единицу меры при измерении давления, т. е. упругости газов и паров, называя ее "атмосферой давления". Приборы, служащие для измерения этого давления, или упругости, наз. манометрами (см. это слово). Опытами установлено, что объем известной воздушной массы изменяется обратно пропорционально его упругости, т. е. давлению, которому он подвергается. Под давлением 2, 3... 10 атмосфер одно и то же количество воздуха занимает соответственно в 2, 3... 10 раз меньший объем, чем под давлением одной атмосферы; если уменьшить давление, которое действует на данный объем газа, в 2, в 3 и в 10 раз, то есть сделать его равным 1/2, 1/3, ... 1/10 атмосферы, то воздух расширится и примет в 2, 3... 10 раз больший объем. Этот важный закон известен под именем закона Мариотта (1676 г.), или также закона Бойля (1660 г.). Его выражают иногда след. обр.: "Упругость пара прямо пропорциональна его плотности" Закон этот был доказан с помощью Мариоттова прибора (см. рис.).

Фиг. 1.

Существенной частью этого прибора является длинная, вверху открытая, внизу согнутая трубка, короткое колено которой запаяно. Сперва наливают в длинное колено столько ртути, чтобы она стояла в обоих коленах на одной высоте; воздух, запертый в коротком колене, находится, таким образом, под давлением одной наружной атмосферы.

Фиг. 2.

Чтобы довести сжатием запертый в коротком колене трубки воздух до 1/2, 1/3 или 1/4,... того объема, который он занимал под давлением одной атмосферы, в длинное колено трубки приливают столько ртути, чтобы она стояла выше уровня ее NN в коротком колене на 1, 2, 3... высоты барометрического столба ртути (760 мм).
Фиг. 3.

Если прибавить к высоте налитого столба ртути еще высоту наблюдаемого барометрического давления во время опыта, то, отсчитав по шкале с делениями, помещенной рядом с трубкой, сокращение объема воздуха, можно вывести указанный выше важный закон. Если погрузить в жидкость трубку, открытую с обоих концов, и высасыванием удалить из нее часть воздуха, то жидкость в трубке поднимается, вследствие перевеса наружного воздушного давления. Этим объясняется действие ливера (см. это сл.), равно как и насосов (см. это сл.) всасывательного и нагнетательного, служащих для поднимания жидкостей. Совершенно подобные же приспособления употребляют, чтобы произвести разрежение или сгущение воздуха в известном пространстве. Приборы этого рода носят название воздушных насосов (см. это сл.) или пневматических машин. Из других приборов, действие которых основано также на законах гидростатики, можно указать следующие: воздушный (аэростатический) пресс, воздушные (пневматические) железные дороги, пожарный насос, Геронов шар, Геронов фонтан, водолазный колокол и духовое ружье (см. статьи под этими словами а также статью Воздух).