Plik ciśnienie atmosferyczne Jest to spowodowane ciężarem gazów tworzących atmosferę na powierzchni Ziemi. Szacuje się, że masa atmosfery wynosi około 5 x 1018 kg i wszystkie żywe istoty podlegają presji wywieranej przez tę masę.
Jako pierwszy go zmierzył włoski naukowiec Evangelista Torricelli (1608-1647). Przeprowadził prosty, ale bardzo pomysłowy eksperyment w 1644 roku: całkowicie napełnił szklaną rurkę zamkniętą z jednej strony rtęcią, odwrócił ją i wlał do pojemnika, który również zawierał rtęć..
Torricelli zauważył, że rura nie została całkowicie opróżniona, ale została wypełniona rtęcią do wysokości 76 cm. Zaskoczony, wykonał wiele testów z rurkami o różnych kształtach, uzyskując zawsze ten sam wynik..
W ten sposób Torricelli zdał sobie sprawę, że ciśnienie atmosferyczne wzrosło i utrzymało słupek rtęci wewnątrz rury na wysokości 760 mm. W ten sposób ustala się średnią wartość ciśnienia atmosferycznego..
Ponieważ ciśnienie definiuje się jako siłę na jednostkę powierzchni, jednostkami ciśnienia atmosferycznego w systemie międzynarodowym są niutony / metr lub paskale, co jest skrótem Pa. Zatem w tym systemie ciśnienie atmosferyczne Pbankomat ma wartość:
P.bankomat = 101 354,8 Pa
Jest to normalna wartość ciśnienia atmosferycznego w temperaturze 0 ° C i na poziomie morza.
Indeks artykułów
Teoretycznie maksymalna wartość ciśnienia atmosferycznego znajduje się właśnie na poziomie morza. Chociaż na tym poziomie występuje tak duża zmienność, eksperci muszą ustalić jakiś system odniesienia, który pomoże im określić jego wartość..
Oto główne czynniki wpływające na wartość ciśnienia atmosferycznego w określonym miejscu na Ziemi:
-Wysokość: na każde 10 metrów wysokości ciśnienie spada o 1 mm Hg. Ale zdarza się również, że gęstość gazu tworzącego atmosferę nie jest stała. W zasadzie wraz ze wzrostem wysokości gęstość powietrza maleje.
-Temperatura: oczywiście im wyższa temperatura, tym gęstość maleje, a powietrze waży mniej, dlatego wartość ciśnienia maleje.
-Szerokość: ciśnienie atmosferyczne jest niższe na równikowych szerokościach geograficznych, ponieważ Ziemia nie jest idealną kulą. Wybrzeże na równiku jest dalej od środka Ziemi niż bieguny i tam też gęstość powietrza jest niższa..
-Ciągłość: im bardziej zbliżasz się do wnętrza kontynentów, tym wyższe ciśnienie atmosferyczne, podczas gdy w miejscach nadmorskich ciśnienie jest niższe.
Plik równanie wysokościowe który odnosi się do ciśnienia atmosferycznego P. miejsca z jego wysokością z nad poziomem morza ma postać:
Tutaj P.lub jest istniejącym ciśnieniem na wysokości początkowej lub referencyjnej, które zwykle mierzone jest na poziomie morza, ρlub gęstość powietrza na poziomie morza oraz sol wartość przyspieszenia ziemskiego. W dalszej części rozwiązanej sekcji ćwiczeń jest odliczanie krok po kroku.
Ciśnienie atmosferyczne jest mierzone za pomocą barometr. Najprostszy jest taki, jaki zbudował Torricelli, na bazie rtęci. Nachylenie rury lub średnica nie zmieniają wysokości słupka rtęci, chyba że są za to odpowiedzialne czynniki klimatyczne..
Na przykład chmury tworzą się w regionach o niskim ciśnieniu. Kiedy więc odczyt barometru spada, oznacza to, że nadchodzi zła pogoda..
Właściwie zamiast rtęci można również użyć innych płynów, na przykład można zrobić barometr wodny. Problem w tym, że rozmiar kolumny to 10,33 m, bardzo niepraktyczny do transportu.
Istnieją również instrumenty, które mierzą ciśnienie mechanicznie - poprzez odkształcenia w rurkach lub spiralach -: barometry aneroidowe i manometry. Mogą mierzyć różnicę ciśnień między dwoma punktami lub również mierzyć ciśnienie przyjmując ciśnienie atmosferyczne jako odniesienie.
Normalna wartość ciśnienia służy do określenia nowej jednostki ciśnienia: atmosfery, w skrócie bankomat. Ciśnienie atmosferyczne wynosi 1 atm; tak więc inne ciśnienia można wyrazić w kategoriach ciśnienia atmosferycznego, które jest bardzo dobrze znane wszystkim:
1 atm = 101,293 Pa
Poniższa tabela przedstawia jednostki najczęściej używane w nauce i inżynierii do pomiaru ciśnienia oraz odpowiadające im odpowiedniki w paskalach:
| Jednostka | Równoważność w pascalach |
| N / mdwa | 1 |
| bankomat | 101,355 |
| mm Hg | 133,3 |
| funty / caldwa | 6894,76 |
| Pub | 1x 105 |
Na swobodną powierzchnię cieczy w równowadze statycznej i otwartej do atmosfery działa ciśnienie atmosferyczne. Ale w wewnętrznych punktach cieczy działa oczywiście ciężar kolumny płynu.
Waga kolumny zależy od jej wysokości i gęstości cieczy, którą przyjmiemy jako stałą, podobnie jak temperatura. W tym przypadku ciśnienie P wynosi:
P = ρ. sol. z
To jest ciśnienie hydrostatyczne w dowolnym miejscu wewnątrz płynu o stałej gęstości i jest wprost proporcjonalna do głębokości z płyn.
Odnosić się do ciśnienie bezwzględne P.abs w płynie w stanie spoczynku definiuje się ją jako sumę ciśnienia atmosferycznego P.bankomat i ciśnienie hydrostatyczne P:
P.abs = Pbankomat + P.
Wreszcie ciśnienie manometryczne Pczłowiek w płynie w stanie spoczynku jest to różnica między ciśnieniem bezwzględnym a atmosferycznym iw tym przypadku jest równoważna pomiarowi ciśnienia hydrostatycznego:
P.człowiek = Pabs - P.bankomat
Można oszacować wielkość całkowitej siły wywieranej przez atmosferę na ludzkie ciało. Załóżmy, że ciało ma powierzchnię około 2 mdwa, Ponieważ ciśnienie jest definiowane jako siła na jednostkę powierzchni, możemy znaleźć i obliczyć siłę:
P = F / A → F = P. A
Do tego obliczenia wykorzystamy normalną wartość ciśnienia atmosferycznego ustaloną na początku:
F = 101 354,8 Pa x 2 mdwa = 202,710 N
Wynik ten odpowiada mniej więcej 20 tonom siły, ale nie stanowi problemu dla żywych istot zamieszkujących powierzchnię Ziemi, które są do tego przystosowane, podobnie jak ryby w morzu..
Chociaż jest to dość duża siła. Jak to się dzieje, że nie upadamy przed nią?
Cóż, ciśnienie wewnątrz ciała jest równe ciśnieniu na zewnątrz. Nie upadamy, ponieważ siła wewnętrzna jest równoważona inną siłą zewnętrzną. Ale niektórzy ludzie są dotknięci wysokością i mogą krwawić z nosa podczas wspinaczki na bardzo wysokie góry. Dzieje się tak, ponieważ równowaga między ciśnieniem krwi a ciśnieniem atmosferycznym została zmieniona.
Ciśnienie atmosferyczne umożliwia picie sody przez słomkę lub słomkę. Sumerowie i inne starożytne kultury odkryły, że mogą pić piwo, używając pustych łodyg roślin lub trzciny jako słomek.
Znacznie później, pod koniec XIX i na początku XX wieku, w Stanach Zjednoczonych opatentowano różne modele słomek, w tym powszechnie stosowane obecnie łokcie w kształcie harmonijki..
Oto jak działają: gdy płyn jest wchłaniany przez słomkę, ciśnienie nad cieczą w słomce jest zmniejszane, co powoduje, że ciśnienie poniżej, które jest wyższe, wypycha płyn do góry, aby ułatwić picie..
Z tego powodu po ekstrakcji lub zabiegu stomatologicznym odradza się popijanie w ten sposób płynów, gdyż spadek ciśnienia może spowodować otwarcie rany i krwawienie..
Wyprowadź równanie wysokościomierza P (z):
-Po to ciśnienie na poziomie odniesienia (poziom morza)
-z to wysokość
-ρlub to gęstość płynu na poziomie morza
-g jest wartością przyspieszenia ziemskiego
Przede wszystkim niech dp ciśnienie różnicowe, które zgodnie z podstawowym równaniem hydrostatyki wyraża się jako:
dp = - ρ.g.dz
Znak minus uwzględnia fakt, że ciśnienie spada wraz ze wzrostem z. Przyjmuje się, że powietrze jest również idealnym gazem, więc ciśnienie i gęstość są powiązane przez:
p = ρ.R.T / M
ρ = (M / RT). p
Gęstość jest natychmiast podstawiana w celu uzyskania:
dp = - (M / RT). p.g.dz
Teraz, zapisując ciśnienie w ten sposób, zakłada się, że atmosfera jest podzielona na warstwy wysokości dz, coś w rodzaju stosu naleśników, każdy z naciskiem dp. W ten sposób uzyskuje się równanie różniczkowe, które jest rozwiązywane przez oddzielenie zmiennych p Y z:
dp / p = -(M / RT) .g.dz
Następnie jest integrowany po obu stronach, co jest równoznaczne z dodaniem wpływów ciśnienia wytwarzanych przez każdą warstwę. W lewej całce odbywa się to pod naciskiem P.lub początkowe, aż do ciśnienia P. finał. Podobnie całka po prawej jest obliczana z zlub aż do z:
ln (P / Plub) = - (M / RT). G. (Z-zlub)
Oto rozwiązanie dla P przy użyciu wykładniczej:
Wreszcie, jeśli obie T Co sol pozostają niezmienne, ρlub= (M / RT)P.lub, wtedy M / RT = ρlub / Plub, i można to również zrobić zlub = 0. Łącząc to wszystko razem:
Jaka jest wartość ciśnienia atmosferycznego w La Paz w Boliwii, położonym na wysokości 3640 m n.p.m.? Jako średnią gęstość powietrza przyjąć wartość 1225 kg / m3 na poziomie morza.
Wystarczy podstawić wartości liczbowe podane w równaniu wysokościomierza:
Podsumowując, jest to około 66% normalnego ciśnienia.
Jeszcze bez komentarzy