الضغط الجوي ، ويسمى أيضًا الضغط الجوي ، هو القوة التي يمارسها الهواء في الغلاف الجوي على سطح الأرض وعلى جميع الأجسام.
هذا الضغط ليس هو نفسه في أي مكان على هذا الكوكب ، فهو يختلف حسب الطقس وظروف الراحة ويرتبط بتركيز الهواء:
- هواء أكثر تركيزًا: ضغط أعلى
- هواء أقل تركيزًا: ضغط أقل
العوامل الرئيسية التي تؤثر على تركيز الهواء وضغطه هي ارتفاع و ال درجة الحرارة.
تم تحديد الضغط الجوي لأول مرة في عام 1643 من قبل الفيزيائي والرياضي إيفانجليستا توريشيلي.
كيف يحسب الضغط الجوي؟
يتم حساب الضغط بنسبة القوة (F) إلى المنطقة (A).
في حالة الضغط الجوي ، تشير القوة إلى الوزن الذي يمارسه عمود الهواء على مساحة سطح معينة. يقاس الضغط الجوي بـ N / m2 (نيوتن لكل متر مربع) أو باسكال (Pa).
أين،
- F = القوة المقاسة بالنيوتن (نيوتن)
- ال = المساحة المقاسة بالمتر2
- ص = الضغط يقاس نيوتن / م2 أو الفصح (باسكال)
هناك طريقة أخرى لحساب الضغط الجوي وهي استخدام الصيغة التالية:
أين،
- د = الكثافة تقاس بالكيلو جرام / متر مكعب
- ح = الطول يقاس بالأمتار
- ز = الجاذبية تقاس م / ث²
- ص = الضغط المُقاس في باسكال (Pa)
الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر
بتطبيق معادلة الضغط الجوي واستخدام تجربة توريسيلي كمرجع للقيم ، يمكننا حساب الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر. في ظل هذه الظروف ، تكون القيم هي:
- كثافة الزئبق: 13,6.103 كم / م3
- تسارع الجاذبية: 9.8 م / ث2
- الارتفاع الذي وصل إليه الزئبق في الأنبوب: 76 سم = 0.76 م
بتطبيق الصيغة (P = d x g x h) ، لدينا:
P = 13.6.103 × 9.8 × 0.76
ص = 1.013.105 حرمان
يمكن أيضًا التعبير عن قيمة الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر من خلال:
| 760 مم زئبق (ملليمتر زئبق) |
| 1 atm (الغلاف الجوي) |
| 100،000 نيوتن / م2 (نيوتن لكل متر مربع) |
| 1،013 بار (بارات) |
| 14،696 رطل لكل بوصة مربعة (رطل لكل بوصة مربعة) |
افهم أيضًا ما هو الخضوع ل, كثافة و الجاذبية.
كلما زاد الارتفاع ، انخفض الضغط الجوي
يعد الارتفاع أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على الضغط الجوي. لفهم كيفية حدوث هذه العلاقة ، من الضروري التفكير في بنية الغلاف الجوي.
الغلاف الجوي عبارة عن طبقة من الهواء بطول 800 كيلومتر ، تتكون من غازات مختلفة ، مثل الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين. هذه الغازات لها كتلة ووزن وتؤثر على جميع الأجسام الموجودة على سطح الأرض.
إذا اعتبرنا أن الضغط هو القوة المؤثرة على المنطقة ، فيجب أن نحسب القوة التي يبذلها عمود الهواء في منطقة معينة.
كلما اقتربنا من مستوى سطح البحر ، كلما زاد هذا العمود من الهواء الجوي ، وكلما ارتفعنا في الارتفاع ، سينخفض هذا العمود.
كلما زاد وزن العمود ، زاد تركيز الهواء ، أي أن جزيئات الهواء تكون أقرب معًا. من ناحية أخرى ، بينما نتسلق الارتفاعات ، كلما زاد انتشار الجزيئات وكلما كان الهواء أقل تركيزًا.
لهذا السبب يجد المتسلقون صعوبة في التنفس عند تسلق الجبال. نظرًا لأن تركيز الهواء أقل ، فإن الجزيئات متباعدة ، مما يجعل الهواء رقيقًا.
من ناحية أخرى ، عند مستوى سطح البحر ، يكون الهواء شديد التركيز ، مما يجعل التنفس أسهل.
انظر أيضا معنى ارتفاع وتلبية طبقات الغلاف الجوي.
كلما ارتفعت درجة الحرارة ، انخفض الضغط الجوي
يتأثر الضغط الجوي أيضًا بدرجة الحرارة. فقط تذكر أنه في درجات الحرارة المرتفعة ، تتباعد جزيئات الأجسام - وكذلك الهواء.
هذا يعني أنه في درجات الحرارة الأكثر دفئًا ، تنتشر جزيئات الهواء بشكل أكبر وبالتالي يكون الضغط الجوي أقل.
في الأماكن الباردة ، تتجمع جزيئات الهواء معًا ، مما يؤدي إلى زيادة تركيز الغازات وبالتالي زيادة الضغط الجوي.
معرفة المزيد عن درجة الحرارة.
أمثلة عملية للضغط الجوي
ضغط الطائرات
تحلق الطائرات التجارية عادة على ارتفاع 11000 متر فوق سطح الأرض. في هذا الارتفاع ، لا يتركز الهواء بشكل كبير و الضغط الجوي منخفض جدًامما يجعل حياة الإنسان مستحيلة.
للسماح بالتنفس داخل المقصورة على هذا الارتفاع ، يتم ضغط الطائرة. هذا يعني أنه يتم حقن كمية كبيرة من الهواء في المقصورة حتى الوصول إلى الضغط المناسب للإنسان.
أثناء الرحلة ، يكون الضغط داخل الطائرة أكبر بكثير من الضغط الموجود في الغلاف الجوي بالخارج ، ولكي لا يتغير هذا الضغط ، يجب أن تكون مقصورة الطائرة مغلقة تمامًا.
عندما يتدفق الهواء من المنطقة ذات الكثافة العالية إلى المنطقة الأقل كثافة ، فإن أي تسرب في المقصورة سيؤدي إلى خروج الهواء بسرعة من الطائرة ، مما يؤدي إلى خفض الضغط.
معرفة المزيد عن الضغط.
سائل في القش
لا يمكن شرب سائل في قشة إلا بفضل تأثير الضغط الجوي. هذا لأن الضغط الجوي يمارس قوة على السائل في الكوب.
يوجد داخل الماصة هواء وبالتالي ضغط ، ولكن عندما نسحب الهواء من داخل المصاصة ، فإننا نخفض الضغط من الداخل.
نظرًا لوجود ضغط جوي "يدفع" السائل لأسفل ، ومع تدفق السائل من أعلى ضغط إلى أقل ضغط ، سيرتفع السائل عبر المصاصة حتى يصل إلى الفم.
البارومتر: أداة لقياس الضغط الجوي
تم قياس الضغط الجوي لأول مرة في عام 1643 بواسطة إيفانجليستا توريتشيلي ، عالم فيزياء ورياضيات إيطالي.
ابتكر Torricelli ملف بارومتر الزئبق، أداة تتكون من أنبوب اختبار طوله متر واحد وحاوية سفلية أخرى ، تشبه الوعاء. كلتا الحاوية مملوءة بالزئبق.
في تجربته ، تم وضع أنبوب الاختبار في الوعاء بنهاية مفتوحة لأسفل حتى لا يدخل الأنبوب أي هواء.
بدأ السائل في التدفق من الأنبوب إلى الوعاء ووصل النظام إلى التوازن عندما وصل عمود الزئبق إلى 76 سم. في الجزء العلوي من أنبوب الاختبار ، تشكل فراغ.
يعني استقرار النظام أن الضغط الجوي الذي يمارسه عمود الزئبق على السائل يساوي الضغط الجوي الذي يمارسه الغلاف الجوي في الخارج.
وهكذا ، حدد توريشيلي أن الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر سيكون مساوياً لـ 76 سم زئبق أو 760 مم زئبق.
انظر أيضا معنى أجواء.
