מהו לחץ אטמוספרי וכיצד לחשב

לחץ האטמוספרי, הנקרא גם לחץ ברומטרי, הוא הכוח שמפעיל האוויר באטמוספירה על פני כדור הארץ ועל כל הגופים.

לחץ זה אינו זהה בשום מקום על פני כדור הארץ, הוא משתנה בהתאם לתנאי מזג האוויר והקלה וקשור לריכוז האוויר:

• אוויר מרוכז יותר: לחץ גבוה יותר
• אוויר פחות מרוכז: לחץ נמוך יותר

הגורמים העיקריים המשפיעים על ריכוז האוויר ולחץ הם גוֹבַה וה טֶמפֶּרָטוּרָה.

לחץ האטמוספירה נקבע לראשונה בשנת 1643 על ידי הפיזיקאי והמתמטיקאי אוונג'ליסטה טוריקלי.

כיצד מחשבים לחץ אטמוספרי?

לחץ מחושב על ידי יחס הכוח (F) לאזור (A).

במקרה של לחץ אטמוספרי, כוח מתייחס למשקל שעמוד האוויר מפעיל על שטח פנים מסוים. לחץ האטמוספירה נמדד ב- N / m² (ניוטון למ"ר) או פסקל (אבא).

איפה,

• F = כוח שנמדד ב- N (ניוטון)
• ה = שטח שנמדד במ '²
• פ = לחץ נמדד ב- N / m² או פסחאל (אבא)

דרך נוספת לחישוב לחץ האטמוספרי היא שימוש בנוסחה הבאה:

איפה,

• ד = צפיפות נמדדת בק"ג / מ"ק
• ה = גובה נמדד במטרים
• ז = כוח המשיכה שנמדד ב- m / s²
• פ = לחץ נמדד בפא (Pa)

לחץ אטמוספרי בגובה פני הים

בעזרת יישום הנוסחה של לחץ האטמוספירה ושימוש בניסוי של טוריקלי כנקודת התייחסות לערכים, נוכל לחשב את הלחץ האטמוספרי בגובה פני הים. בתנאים אלה הערכים הם:

• צפיפות כספית: 13,6.10³ קמ"ש³
• האצת כוח המשיכה: 9.8 מ 'לשנייה²
• גובה שהושג באמצעות כספית בצינור: 76 ס"מ = 0.76 מ '

החלת הנוסחה (P = d x g x h) יש לנו:

P = 13.6.10³ x 9.8 x 0.76

p = 1.013.10⁵ מחבת

ערך הלחץ האטמוספרי בגובה פני הים יכול לבוא לידי ביטוי גם על ידי:

760 מ"מ כספית (מילימטר כספית)

1 כספומט (אווירה)

100,000 ננומטר^2(ניוטון למ"ר)

1,013 בר (סורגים)

14,696 psi (לירה לאינץ 'מרובע)

גם להבין מה זה כוח, צְפִיפוּת ו כוח משיכה.

ככל שהגובה גבוה יותר, הלחץ האטמוספרי נמוך יותר

גובה הוא אחד הגורמים העיקריים המשפיעים על לחץ האטמוספירה. כדי להבין כיצד מערכת יחסים זו מתרחשת, יש צורך לחשוב על מבנה האווירה.

האטמוספירה היא שכבה של 800 ק"מ של אוויר, המורכבת מגזים שונים, כגון חמצן, מימן וחנקן. לגזים אלו יש מסה ומשקל והם מפעילים כוח על כל הגופים על פני כדור הארץ.

אם ניקח בחשבון שהלחץ הוא הכוח על השטח, עלינו לחשב את הכוח שעמוד האוויר מפעיל על שטח נתון.

ככל שמתקרב לגובה פני הים, כך עמוד האוויר האטמוספרי הזה גדול יותר, וככל שאנו עולים בהקלה, העמוד הזה פוחת.

ככל שמשקלו של העמוד גדול יותר, כך האוויר מרוכז יותר, כלומר מולקולות האוויר קרובות יותר זו לזו. מצד שני, כשאנחנו עולים בתבליט, המולקולות יהיו פרושות יותר והאוויר יהיה פחות מרוכז.

לכן מטפסים מתקשים לנשום בעת טיפוס על הרים. מכיוון שריכוז האוויר נמוך יותר, החלקיקים מרוחקים זה מזה והופכים את האוויר לדק.

לעומת זאת בגובה פני הים האוויר מרוכז מאוד, מה שמקל על הנשימה.

ראה גם את המשמעות של גוֹבַה ופגוש את שכבות אווירה.

ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, הלחץ האטמוספרי נמוך יותר

לחץ האטמוספירה מושפע גם מהטמפרטורה. רק זכרו שבטמפרטורות גבוהות, מולקולות הגופים מתרחקות זו מזו - כך גם האוויר.

המשמעות היא שבטמפרטורות חמות יותר מולקולות האוויר פרושות יותר ולכן לחץ האטמוספירה נוטה להיות נמוך יותר.

במקומות קרים מולקולות האוויר מתקבצות יחד, מה שמגדיל את ריכוז הגזים וכתוצאה מכך מעלה את לחץ האטמוספירה.

לדעת יותר על טֶמפֶּרָטוּרָה.

דוגמאות מעשיות ללחץ אטמוספרי

לחץ על מטוסים

מטוסים מסחריים טסים בדרך כלל כ- 11,000 מטר מעל פני כדור הארץ. בגובה זה האוויר לא מרוכז במיוחד וה לחץ האטמוספירה נמוך מדי, מה שהופך את חיי האדם לבלתי אפשריים.

כדי לאפשר נשימה בתוך התא בגובה זה, לחץ על המטוס. המשמעות היא שמזריקים לתא אוויר כמות גדולה של אוויר עד שמגיעים ללחץ המתאים לבני אדם.

במהלך הטיסה הלחץ בתוך המטוס גדול בהרבה מהלחץ באטמוספירה שבחוץ וכדי שלחץ זה לא ישתנה, יש לאטום לחלוטין את תא המטוס.

ככל שאוויר זורם מאזור הצפיפות הגבוה יותר לאזור הצפיפות הנמוך יותר, כל נזילה בתא תגרום לאוויר לברוח במהירות מהמטוס, ולגרום ללחץ לחץ.

לדעת יותר על לַחַץ.

נוזל בקש

שתיית נוזל בקשית אפשרית רק בזכות פעולת הלחץ האטמוספרי. הסיבה לכך היא כי לחץ אטמוספרי מפעיל כוח על הנוזל בכוס.

בתוך הקש יש אוויר ולכן לחץ, אך כאשר אנו מושכים אוויר מתוך הקש, אנו מפחיתים את הלחץ שבתוכו.

מכיוון שיש לחץ אטמוספרי "הדוחף" את הנוזל כלפי מטה וככל שהנוזל זורם מהלחץ הגבוה ביותר ללחץ הנמוך ביותר, הנוזל יעלה דרך הקש עד שיגיע לפה.

ברומטר: מכשיר למדידת לחץ אטמוספרי

מדידת הלחץ האטמוספרי נעשתה לראשונה בשנת 1643 על ידי אוונגליסטה טוריקלי, פיזיקאי ומתמטיקאי איטלקי.

טוריסלי יצר את ברומטר כספית, מכשיר המורכב ממבחנה באורך של מטר ומיכל תחתון אחר, הדומה לקערה. שתי המכולות היו מלאות כספית.

בניסוי שלו, המבחנה הונחה בקערה כשהקצה הפתוח כלפי מטה, כך שאף אוויר לא יכול להיכנס לצינור.

הנוזל החל לזרום מהצינור לקערה והמערכת הגיעה לשיווי משקל כאשר עמוד הכספית הגיע ל 76 ס"מ. בחלק העליון של המבחנה נוצר ואקום.

ייצוב המערכת פירושו שהלחץ האטמוספרי שעמוד הכספית מפעיל על הנוזל שווה ללחץ האטמוספרי שמפעילה האטמוספירה שבחוץ.

לפיכך, קבע טוריסלי כי הלחץ האטמוספרי בגובה פני הים יהיה שווה ל 76 ס"מ כספית או 760 מ"מ כספית.

ראה גם את המשמעות של אַטמוֹספֵרָה.