Atmosfēras spiediens, ko sauc arī par barometrisko spiedienu, ir spēks, ko gaiss atmosfērā izdara uz Zemes virsmas un uz visiem ķermeņiem.
Šis spiediens nav vienāds uz planētas, tas mainās atkarībā no laika un reljefa apstākļiem un ir saistīts ar gaisa koncentrāciju:
- Koncentrētāks gaiss: lielāks spiediens
- Mazāk koncentrēts gaiss: zemāks spiediens
Galvenie gaisa koncentrāciju un spiedienu ietekmējošie faktori ir augstums un temperatūra.
Pirmo reizi atmosfēras spiedienu 1643. gadā noteica fiziķe un matemātiķe Evangelista Torricelli.
Kā aprēķināt atmosfēras spiedienu?
Spiedienu aprēķina pēc spēka (F) un laukuma (A) attiecības.
Atmosfēras spiediena gadījumā spēks attiecas uz svaru, ko gaisa kolonna izdara uz noteiktas virsmas. Atmosfēras spiedienu mēra N / m2 (Ņūtons uz kvadrātmetru) vai paskal (Pa).
Kur,
- F = spēks, mērīts N (Ņūtons)
- = laukums, kas izmērīts metros2
- P = spiediens, kas mērīts N / m2 vai paschal (Pa)
Cits veids, kā aprēķināt atmosfēras spiedienu, ir šāda formula:
Kur,
- d = blīvums, kas mērīts kg / m³
- H = augstums, mērīts metros
- g = gravitācija, kas mērīta m / s²
- P = spiediens, kas izmērīts pa (Pa)
Atmosfēras spiediens jūras līmenī
Piemērojot atmosfēras spiediena formulu un izmantojot Torricelli eksperimentu kā atskaites vērtību, mēs varam aprēķināt atmosfēras spiedienu jūras līmenī. Šajos apstākļos vērtības ir šādas:
- Dzīvsudraba blīvums: 13,6.103 km / m3
- Smaguma paātrinājums: 9,8 m / s2
- Dzīvsudraba caurulē sasniegtais augstums: 76 cm = 0,76 m
Piemērojot formulu (P = d x g x h), mums ir:
P = 13.6.103 x 9,8 x 0,76
p = 1.013.105 Pan
Atmosfēras spiediena vērtību jūras līmenī var izteikt arī ar:
| 760 mmHg (dzīvsudraba staba milimetri) |
| 1 atm (atmosfēra) |
| 100 000 N / m2 (Ņūtons uz kvadrātmetru) |
| 1013 bāri (bāri) |
| 14 696 psi (mārciņa uz kvadrātcollu) |
Arī saprast, kas tas ir spēks, blīvums un smagums.
Jo lielāks augstums, jo zemāks ir atmosfēras spiediens
Augstums ir viens no galvenajiem faktoriem, kas ietekmē atmosfēras spiedienu. Lai saprastu, kā notiek šīs attiecības, ir jādomā par atmosfēras struktūru.
Atmosfēra ir 800 km gaisa slānis, kas sastāv no dažādām gāzēm, piemēram, skābekļa, ūdeņraža un slāpekļa. Šīm gāzēm ir masa un svars, un tās iedarbojas uz visiem ķermeņiem uz zemes virsmas.
Ja mēs uzskatām, ka spiediens ir spēks uz apgabalu, mums jāaprēķina spēks, ko gaisa kolonna izdara noteiktā apgabalā.
Jo tuvāk jūras līmenim, jo lielāka būs šī atmosfēras gaisa kolonna, un, paaugstinoties reljefam, šī kolonna samazinās.
Jo lielāks ir kolonnas svars, jo koncentrētāks ir gaiss, tas ir, gaisa molekulas atrodas tuvāk viena otrai. No otras puses, ejot reljefā, molekulas būs vairāk izkliedētas un gaiss būs mazāk koncentrēts.
Tāpēc kāpējiem ir grūti elpot, kāpjot kalnos. Tā kā gaisa koncentrācija ir mazāka, daļiņas atrodas tālāk, padarot gaisu plānu.
Turpretī jūras līmenī gaiss ir ļoti koncentrēts, kas atvieglo elpošanu.
Skatīt arī augstums un satikt atmosfēras slāņi.
Jo augstāka temperatūra, jo zemāks ir atmosfēras spiediens
Atmosfēras spiedienu ietekmē arī temperatūra. Vienkārši atcerieties, ka augstā temperatūrā ķermeņu molekulas pārvietojas atsevišķi - tāpat arī gaiss.
Tas nozīmē, ka siltākā temperatūrā gaisa molekulas ir vairāk izkliedētas un tāpēc atmosfēras spiediens mēdz būt zemāks.
Aukstās vietās gaisa molekulas salīp kopā, palielinot gāzu koncentrāciju un attiecīgi palielinot atmosfēras spiedienu.
uzzināt vairāk par temperatūra.
Praktiski atmosfēras spiediena piemēri
Gaisa kuģa spiediens
Komerciālās lidmašīnas parasti lido apmēram 11 000 metru virs Zemes virsmas. Šajā augstumā gaiss nav ļoti koncentrēts, un atmosfēras spiediens ir pārāk zems, kas padara cilvēka dzīvi neiespējamu.
Lai šajā augstumā ļautu elpot salona iekšienē, lidmašīnai ir spiediens. Tas nozīmē, ka salonā tiek ievadīts liels gaisa daudzums, līdz tiek sasniegts cilvēkiem piemērots spiediens.
Lidojuma laikā spiediens lidmašīnas iekšienē ir daudz lielāks nekā spiediens atmosfērā ārpusē, un, lai šis spiediens nemainītos, lidmašīnas kabīnei jābūt pilnībā noslēgtai.
Tā kā gaiss plūst no blīvāka apgabala uz mazāka blīvuma zonu, jebkura noplūde salonā izraisīs gaisa ātru izkļūšanu no lidmašīnas, izraisot spiediena samazināšanu.
uzzināt vairāk par spiediens.
Šķidrums salmiņos
Šķidruma dzeršana salmiņā ir iespējama tikai pateicoties atmosfēras spiediena iedarbībai. Tas ir tāpēc, ka atmosfēras spiediens rada spēku šķidrumam, kas atrodas krūzītē.
Salmu iekšpusē ir gaiss un līdz ar to arī spiediens, bet, izvelkot gaisu no salmu iekšpuses, mēs samazinām spiedienu iekšpusē.
Tā kā atmosfēras spiediens šķidrumu “nospiež” uz leju un šķidrumam plūstot no augstākā līdz zemākajam spiedienam, šķidrums celsies pa salmiem, līdz sasniegs muti.
Barometrs: instruments atmosfēras spiediena mērīšanai
Atmosfēras spiediena mērījumus pirmo reizi 1643. gadā veica itāļu fiziķe un matemātiķe Evangelista Torricelli.
Torricelli izveidoja dzīvsudraba barometrs, instruments, kas sastāv no 1 metru garas mēģenes un cita apakšējā trauka, līdzīgs bļodiņai. Abi konteineri bija piepildīti ar dzīvsudrabu.
Viņa eksperimentā mēģene tika ievietota bļodā ar atvērto galu uz leju, lai mēģenē nevarētu iekļūt gaiss.
Šķidrums no tūbiņas sāka plūst bļodā, un sistēma nonāca līdzsvarā, kad dzīvsudraba kolonna sasniedza 76 cm. Testa mēģenes augšpusē izveidojās vakuums.
Sistēmas stabilizācija nozīmē, ka atmosfēras spiediens, ko dzīvsudraba kolonna rada šķidrumam, ir vienāds ar atmosfēras spiedienu, ko rada atmosfēra ārpusē.
Tādējādi Torricelli noteica, ka atmosfēras spiediens jūras līmenī būs vienāds ar 76 cmHg vai 760 mmHg.
Skatīt arī atmosfēru.
