Atmosferische druk, ook wel barometrische druk genoemd, is de kracht die lucht in de atmosfeer uitoefent op het aardoppervlak en op alle lichamen.
Deze druk is nergens op de planeet hetzelfde, het varieert afhankelijk van het weer en de reliëfomstandigheden en is gerelateerd aan de luchtconcentratie:
- Meer geconcentreerde lucht: hogere druk
- Minder geconcentreerde lucht: lagere druk
De belangrijkste factoren die van invloed zijn op de luchtconcentratie en -druk zijn: hoogte en de temperatuur-.
De atmosferische druk werd voor het eerst bepaald in 1643 door natuurkundige en wiskundige Evangelista Torricelli.
Hoe de atmosferische druk te berekenen?
Druk wordt berekend door de verhouding van kracht (F) tot oppervlakte (A).
In het geval van atmosferische druk verwijst kracht naar het gewicht dat de luchtkolom uitoefent op een bepaald oppervlak. Atmosferische druk wordt gemeten in N/m2 (Newton per vierkante meter) of pascal (Pa).
Waar,
- F = kracht gemeten in N (Newton)
- DE = oppervlakte gemeten in m2
- P = druk gemeten in N/m2 of paschal (Pa)
Een andere manier om de atmosferische druk te berekenen is met behulp van de volgende formule:
Waar,
- d = dichtheid gemeten in kg/m³
- H = hoogte gemeten in meters
- g = zwaartekracht gemeten in m/s²
- P = druk gemeten in pa (Pa)
Atmosferische druk op zeeniveau
Door de atmosferische drukformule toe te passen en het experiment van Torricelli als referentie voor de waarden te gebruiken, kunnen we de atmosferische druk op zeeniveau berekenen. Onder deze omstandigheden zijn de waarden:
- Dichtheid van kwik: 13,6.103 km/m3
- Versnelling van de zwaartekracht: 9,8 m/s2
- Hoogte bereikt door kwik in de buis: 76 cm = 0,76 m
Als we de formule (P = d x g x h) toepassen, krijgen we:
P = 13.6.103 x 9,8 x 0,76
p = 1.013.105 Pan
De atmosferische drukwaarde op zeeniveau kan ook worden uitgedrukt door:
| 760 mmHg (millimeter kwik) |
| 1 atm (atmosfeer) |
| 100.000 N/m2 (Newton per vierkante meter) |
| 1.013 bar (bars) |
| 14.696 psi (pond per vierkante inch) |
Begrijp ook wat het is kracht, dichtheid en zwaartekracht.
Hoe hoger de hoogte, hoe lager de atmosferische druk
Hoogte is een van de belangrijkste factoren die de atmosferische druk beïnvloeden. Om te begrijpen hoe deze relatie plaatsvindt, is het noodzakelijk om na te denken over de structuur van de atmosfeer.
De atmosfeer is een 800 km lange luchtlaag, samengesteld uit verschillende gassen, zoals zuurstof, waterstof en stikstof. Deze gassen hebben massa en gewicht en oefenen kracht uit op alle lichamen op het aardoppervlak.
Als we bedenken dat druk de kracht op het gebied is, moeten we de kracht berekenen die de luchtkolom op een bepaald gebied uitoefent.
Hoe dichter bij zeeniveau, hoe groter deze kolom atmosferische lucht zal zijn, en naarmate we in reliëf stijgen, neemt deze kolom af.
Hoe groter het gewicht van de kolom, hoe geconcentreerder de lucht is, dat wil zeggen dat de luchtmoleculen dichter bij elkaar staan. Aan de andere kant, als we omhoog gaan in het reliëf, zullen de moleculen meer verspreid zijn en zal de lucht minder geconcentreerd zijn.
Daarom hebben klimmers moeite met ademhalen bij het beklimmen van bergen. Naarmate de luchtconcentratie lager is, staan de deeltjes verder uit elkaar, waardoor de lucht dun wordt.
Op zeeniveau daarentegen is de lucht zeer geconcentreerd, wat het ademen gemakkelijker maakt.
Zie ook de betekenis van hoogte en ontmoet de atmosfeer lagen.
Hoe hoger de temperatuur, hoe lager de atmosferische druk
De atmosferische druk wordt ook beïnvloed door de temperatuur. Onthoud gewoon dat bij hoge temperaturen de moleculen van lichamen uit elkaar bewegen - en dat geldt ook voor lucht.
Dit betekent dat bij warmere temperaturen luchtmoleculen meer verspreid zijn en daarom de atmosferische druk meestal lager is.
Op koude plaatsen klonteren luchtmoleculen samen, waardoor de concentratie van gassen toeneemt en bijgevolg de atmosferische druk hoger wordt.
meer weten over temperatuur-.
Praktijkvoorbeelden van atmosferische druk
onder druk zetten van vliegtuigen
Commerciële vliegtuigen vliegen meestal ongeveer 11.000 meter boven het aardoppervlak. Op deze hoogte is de lucht niet erg geconcentreerd en de atmosferische druk is te laag, die het menselijk leven onmogelijk maakt.
Om op deze hoogte in de cabine te kunnen ademen, staan de vliegtuigen onder druk. Dit betekent dat er een grote hoeveelheid lucht in de cabine wordt geïnjecteerd totdat een voor mensen geschikte druk is bereikt.
Tijdens de vlucht is de druk in het vliegtuig veel groter dan de druk in de atmosfeer buiten, en om deze druk niet te veranderen, moet de cabine van het vliegtuig volledig worden afgesloten.
Aangezien lucht van het gebied met de hogere dichtheid naar het gebied met de lagere dichtheid stroomt, zal elk lek in de cabine ervoor zorgen dat de lucht snel uit het vliegtuig ontsnapt, waardoor de druk daalt.
meer weten over druk.
Vloeistof in het rietje
Het drinken van een vloeistof in een rietje is alleen mogelijk dankzij de werking van atmosferische druk. Dit komt omdat atmosferische druk een kracht uitoefent op de vloeistof in de beker.
In het rietje zit lucht en dus druk, maar als we lucht uit het rietje halen, verminderen we de druk binnenin.
Omdat er een atmosferische druk is die de vloeistof naar beneden "duwt" en terwijl de vloeistof van de hoogste naar de laagste druk stroomt, zal de vloeistof door het rietje stijgen totdat het de mond bereikt.
Barometer: een instrument om atmosferische druk te meten
De meting van de atmosferische druk werd voor het eerst gedaan in 1643 door Evangelista Torricelli, een Italiaanse natuurkundige en wiskundige.
Torricelli creëerde de kwikbarometer, een instrument dat bestaat uit een reageerbuis van 1 meter lang en een kleinere container, vergelijkbaar met een kom. Beide containers waren gevuld met kwik.
In zijn experiment werd de reageerbuis in de kom geplaatst met het open uiteinde naar beneden, zodat er geen lucht in de buis kon komen.
De vloeistof begon uit de buis in de kom te stromen en het systeem kwam in evenwicht toen de kwikkolom 76 cm bereikte. Bovenin de reageerbuis ontstond een vacuüm.
Systeemstabilisatie houdt in dat de atmosferische druk die de kwikkolom op de vloeistof uitoefent gelijk is aan de atmosferische druk die door de buitenlucht wordt uitgeoefend.
Zo stelde Torricelli vast dat de atmosferische druk op zeeniveau gelijk zou zijn aan 76 cmHg of 760 mmHg.
Zie ook de betekenis van atmosfeer.
