לחץ אוויר

מדעים · לכיתות ה׳–ח׳

לחץ אוויר הוא הכוח שבו האוויר שמסביבנו לוחץ על כל משטח. מעל ראשינו יש שכבה עבה מאוד של אוויר, והמשקל שלה לוחץ עלינו ועל כל דבר אחר מכל הכיוונים — גם אם אנחנו לא מרגישים את זה.

לאוויר יש משקל

קשה להאמין, אבל אוויר הוא חומר, ויש לו משקל. כדור הארץ מוקף בשכבת אוויר שנקראת אטמוספרה, והיא מגיעה לגובה של עשרות קילומטרים. כל העמודה הזאת של אוויר נמשכת למטה בכוח המשיכה ולוחצת על פני כדור הארץ.

ליד פני הים הלחץ גדול: על כל סנטימטר רבוע של העור שלנו לוחץ אוויר שמשקלו בערך קילוגרם. אז למה אנחנו לא נמעכים? כי האוויר לוחץ מכל הכיוונים, וגם בתוך הגוף שלנו יש לחץ שדוחף החוצה ומאזן את הלחץ שבחוץ.

למעלה הלחץ קטן יותר

ככל שעולים גבוה יותר, יש פחות אוויר מעלינו, ולכן לחץ האוויר יורד. בפסגות של הרים גבוהים מאוד האוויר דליל, ולמטפסים קשה לנשום. מטוסים שטסים גבוה שומרים בתא הנוסעים על לחץ מתאים בעזרת מערכת מיוחדת.

שינוי מהיר בלחץ האוויר מורגש באוזניים. כשמטוס ממריא או נוחת, או כשנוסעים במהירות במעלה הר, הלחץ בחוץ משתנה מהר יותר מהלחץ בתוך האוזן, והאוזניים ״נאטמות״. בליעה, פיהוק או לעיסת מסטיק עוזרים לאזן את הלחץ, ואז שומעים ״פופ״ קטן.

עוד תופעה מעניינת: בגובה רב מים רותחים בטמפרטורה נמוכה יותר מ־100 מעלות, כי האוויר לוחץ עליהם פחות.

לחץ אוויר בעבודה

כשאנחנו שותים בקשית, אנחנו לא באמת ״מושכים״ את המשקה. אנחנו שואבים את האוויר מתוך הקשית, ואז לחץ האוויר שלוחץ על פני המשקה בכוס דוחף אותו למעלה דרך הקשית אל הפה.

פומית גומי שנדבקת לחלון עובדת באותה דרך. כשלוחצים עליה, האוויר שמתחתיה נדחק החוצה. מבחוץ האוויר לוחץ עליה חזק, ומבפנים כמעט אין מה שידחוף בחזרה — ולכן היא נשארת צמודה. גם מזרק, משאבת אופניים ושואב אבק משתמשים בהבדלי לחץ.

בצמיגים של אופניים ושל מכונית יש אוויר דחוס, בלחץ גבוה יותר מהאוויר שבחוץ. הלחץ הזה מחזיק את הצמיג מנופח ונוקשה ומאפשר לו לשאת את המשקל. צמיג שאיבד אוויר נעשה רך ושטוח, ולכן חשוב לבדוק את הלחץ בצמיגים מדי פעם. גם בלון מנופח נשאר עגול כי האוויר בתוכו לוחץ על הדפנות מכל הכיוונים.

לחץ אוויר ומזג האוויר

לחץ האוויר משתנה גם ממקום למקום ומיום ליום. את הלחץ מודדים במכשיר שנקרא ברומטר. את הברומטר הראשון בנה המדען האיטלקי טוריצ׳לי, בעזרת צינור זכוכית מלא בכספית.

חזאים משתמשים במדידות של לחץ אוויר כדי לחזות את מזג האוויר. באופן כללי, לחץ גבוה קשור למזג אוויר יציב ובהיר, ולחץ נמוך קשור לעננים, לרוחות ולגשם. הרוח עצמה נוצרת כשאוויר זורם מאזור של לחץ גבוה לאזור של לחץ נמוך.

ניסוי קטן: הכוס ההפוכה

מלאו כוס במים עד שפתה, הניחו עליה גלויה או כרטיס קרטון ולחצו קלות. הפכו את הכוס מעל כיור והורידו את היד מהקרטון. הקרטון נשאר במקום והמים לא נשפכים! לחץ האוויר מתחת לקרטון דוחף אותו כלפי מעלה חזק מספיק כדי להחזיק את המים.

✅ חידון: לחץ אוויר

1. מה זה לחץ אוויר?

2. מה קורה ללחץ האוויר כשעולים גבוה בהר?

3. מה דוחף את המשקה למעלה בקשית?

4. באיזה מכשיר מודדים לחץ אוויר?

5. למה האוזניים נאטמות כשמטוס נוחת?

6. למה הקרטון לא נופל בניסוי הכוס ההפוכה?

7. איך נוצרת רוח?

8. למה אנחנו לא נמעכים מלחץ האוויר?

🖨️ דף עבודה להדפסה

8 שאלות, שאלות לחשיבה ודף תשובות עם הסברים.

📘 מושגים מהשיעור

💬 שאלות לשיחה

  1. למה לדעתכם מטפסי הרים גבוהים לוקחים איתם מכלי חמצן?
  2. נסו לשתות בקשית שיש בה חור קטן בצד. מה קורה, ואיך זה קשור ללחץ אוויר?
  3. אילו מכשירים בבית שלכם משתמשים בלחץ אוויר כדי לעבוד?

📖 קטע קריאה בנושא: 🌡️ הים של האוויר

באמצע המאה ה־17 נתקלו בוני משאבות באיטליה בבעיה מוזרה. הם ניסו לשאוב מים עמוקות בעזרת , אבל גילו שאי אפשר להרים את המים יותר מכעשרה מטרים, לא משנה כמה חזק שואבים. באותה תקופה הסבירו רבים את פעולת המשאבה ברעיון ש״הטבע שונא ריק״: כשמוציאים אוויר מצינור, המים ״ממהרים״ למלא את החלל. אבל למה הטבע מפסיק לשנוא ריק בגובה עשרה מטרים?

אוונג׳ליסטה טוריצ׳לי, תלמידו של גלילאו, הציע הסבר אחר לגמרי. ״אנחנו חיים בקרקעית של ים של אוויר,״ כתב. לאוויר יש משקל, והוא לוחץ על פני המים בבאר. כשמוציאים אוויר מהצינור, שבחוץ דוחף את המים למעלה, עד שמשקל עמוד המים בצינור שווה . עשרה מטרים של מים הם בדיוק מה מסוגל להחזיק.

כדי לבדוק את הרעיון בלי לבנות צינור של עשרה מטרים, השתמש טוריצ׳לי , נוזל כבד פי 13.6 בערך ממים. הוא מילא צינור זכוכית באורך של כמטר , סגר את הפתח באצבע, הפך את הצינור את פיו בקערת . כשהסיר את האצבע, בצינור ירדה — אבל לא עד הסוף. היא נעצרה בגובה של כ־76 סנטימטרים, ומעליה נשאר בצינור חלל ריק. בדיוק לפי החשבון: עמוד נמוך פי 13.6 מעמוד מים.

טוריצ׳לי שם לב שגובה משתנה מעט מיום ליום. הוא הבין עצמו משתנה, וכך בנה בלי כוונה את הראשון — מכשיר שמודד לחץ אוויר. כמה שנים אחר כך ביקש המדען הצרפתי בלז פסקל לטפס עם על הר גבוה. ככל שעלה, ירדה: בגובה יש פחות אוויר מעלינו, ולכן הלחץ קטן. הניסוי הזה חיזק מאוד את הרעיון של טוריצ׳לי.

היום משתמשים בברומטרים מזג האוויר, במטוסים למדידת גובה ואפילו בטלפונים חכמים. ויחידה ישנה ללחץ, ״טור״, נקראת עד היום על שם טוריצ׳לי, החוקר שהבין שאנחנו חיים בתוך ים של אוויר.

📖 מילון הקטע
  • בארות — בורות עמוקים שמוציאים מהם מים
  • משאבות יניקה — משאבות שמושכות נוזל למעלה
  • כספית — מתכת נוזלית וכבדה
  • טבל — הכניס לתוך נוזל
  • ברומטר — מכשיר למדידת לחץ אוויר
  • גיסו — בעל אחותו
  • לחץ האוויר — הכוח שבו האוויר לוחץ
  • תחזית — אמירה מראש של מה שיקרה

שאלות

1. איזו בעיה היתה לבוני המשאבות?
2. לפי טוריצ׳לי, מה דוחף את המים למעלה בצינור?
3. למה השתמש טוריצ׳לי בכספית ולא במים?
4. מה קרה לכספית כשגיסו של פסקל טיפס על ההר?
5. מה פירוש המשפט ״אנחנו חיים בקרקעית של ים של אוויר״?
6. לפי הקטע, הכספית בניסוי נעצרה בגובה של כ־76 סנטימטרים. מה הייתם מצפים שיקרה לגובה הזה אם הניסוי היה נערך ליד ים המלח, המקום הנמוך ביותר ביבשה? נמקו.

עוד שיעורים במדעים

לכל 60 השיעורים במדעים ←

חוברת ומבחן לדוגמה לכיתה

שאלות נפוצות

האם לאוויר באמת יש משקל?

כן. אוויר עשוי מחלקיקים של גזים, ולכל חלקיק יש מסה. בגלל שהאוויר דליל מאוד הוא נראה לנו ״כלום״, אבל שכבת האוויר כולה כבדה מאוד.

מה זה לחץ גבוה ולחץ נמוך בתחזית מזג האוויר?

אלה אזורים שבהם לחץ האוויר גבוה או נמוך מהרגיל. לחץ גבוה קשור בדרך כלל למזג אוויר בהיר ויציב, ולחץ נמוך לעננים ולגשם.

איך מסבירים לחץ אוויר לילדים?

אפשר להשוות את האוויר לאוקיינוס ענק שאנחנו חיים בקרקעית שלו. כמו שצוללן מרגיש את לחץ המים, גם אנחנו נמצאים תחת לחץ של כל האוויר שמעלינו.

שווה להסתכל גם על מדע וטכנולוגיה, ולומדים.

האם זה עזר?
גננות, מורות והורים: איזה דף חסר לכם?כל שבוע אנחנו מכינים את מה שהכי מבקשים. בחינם.
לבקשת דף ←או בוואטסאפ