ความกดอากาศหรือที่เรียกว่าความกดอากาศคือแรงที่อากาศในชั้นบรรยากาศกระทำต่อพื้นผิวโลกและบนวัตถุทั้งหมด
ความกดดันนี้ไม่เหมือนกันทุกที่ในโลก แต่จะแตกต่างกันไปตามสภาพอากาศและสภาพการบรรเทาทุกข์ และเกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของอากาศ:
- อากาศที่มีความเข้มข้นมากขึ้น: แรงดันที่สูงขึ้น
- อากาศที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า: แรงดันต่ำ
ปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อความเข้มข้นและความดันของอากาศคือ ความสูง และ อุณหภูมิ.
ความดันบรรยากาศถูกกำหนดครั้งแรกในปี 1643 โดยนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ Evangelista Torricelli
วิธีการคำนวณความดันบรรยากาศ?
ความดันคำนวณโดยอัตราส่วนของแรง (F) ต่อพื้นที่ (A)
ในกรณีของความดันบรรยากาศ แรงหมายถึงน้ำหนักที่คอลัมน์ของอากาศกระทำต่อพื้นที่ผิวหนึ่งๆ วัดความดันบรรยากาศเป็น N/m2 (นิวตันต่อตารางเมตร) หรือปาสกาล (Pa)
ที่ไหน
- F = แรงที่วัดเป็น N (นิวตัน)
- THE = พื้นที่ที่วัดเป็น m2
- พี = ความดันวัดเป็น N/m2 หรือปาสคาล (Pa)
อีกวิธีในการคำนวณความดันบรรยากาศคือการใช้สูตรต่อไปนี้:
ที่ไหน
- d = ความหนาแน่นที่วัดเป็นกก./ลบ.ม.
- โฮ = ความสูงวัดเป็นเมตร
- g = แรงโน้มถ่วงที่วัดเป็น m/s²
- พี = ความดันวัดเป็น pa (Pa)
ความกดอากาศที่ระดับน้ำทะเล
การใช้สูตรความดันบรรยากาศและการใช้การทดลองของ Torricelli เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับค่าต่างๆ เราสามารถคำนวณความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลได้ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ค่าต่างๆ ได้แก่
- ความหนาแน่นของปรอท: 13,6.103 กม./ม3
- ความเร่งของแรงโน้มถ่วง: 9.8 ม./วินาที2
- ความสูงที่ปรอทในหลอดเข้าถึงได้: 76 ซม. = 0.76 ม.
ใช้สูตร (P = d x g x h) เรามี:
P = 13.6.103 x 9.8 x 0.76
p = 1.013.105 ปาน
ค่าความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลสามารถแสดงได้โดย:
| 760 mmHg (มิลลิเมตรปรอท) |
| 1 ตู้เอทีเอ็ม (บรรยากาศ) |
| 100,000 N/m2 (นิวตันต่อตารางเมตร) |
| 1,013 บาร์ (บาร์) |
| 14,696 psi (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) |
เข้าใจยังว่ามันคืออะไร ความแข็งแกร่ง, ความหนาแน่น และ แรงโน้มถ่วง.
ยิ่งสูง ความกดอากาศยิ่งต่ำ
ระดับความสูงเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความกดอากาศ เพื่อให้เข้าใจว่าความสัมพันธ์นี้เกิดขึ้นได้อย่างไร จำเป็นต้องคิดถึงโครงสร้างของบรรยากาศ
ชั้นบรรยากาศเป็นชั้นอากาศยาว 800 กม. ซึ่งประกอบด้วยก๊าซต่างๆ เช่น ออกซิเจน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน ก๊าซเหล่านี้มีมวลและน้ำหนัก และมีแรงกระทำต่อวัตถุทั้งหมดบนพื้นผิวโลก
หากเราพิจารณาว่าแรงกดคือแรงบนพื้นที่ เราต้องคำนวณแรงที่คอลัมน์ของอากาศกระทำต่อพื้นที่ที่กำหนด
ยิ่งใกล้ระดับน้ำทะเลเท่าใด คอลัมน์ของอากาศในชั้นบรรยากาศก็จะยิ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นเท่านั้น และเมื่อเรายกตัวขึ้นอย่างโล่งอก คอลัมน์นี้ก็จะลดลง
ยิ่งน้ำหนักของคอลัมน์มากเท่าไร อากาศก็จะยิ่งเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ โมเลกุลของอากาศจะอยู่ใกล้กันมากขึ้น ในทางกลับกัน เมื่อเราขึ้นไปในความโล่งใจ โมเลกุลจะขยายออกไปมากขึ้นและอากาศจะมีความเข้มข้นน้อยลง
นั่นเป็นเหตุผลที่นักปีนเขาหายใจลำบากเมื่อปีนเขา เมื่อความเข้มข้นของอากาศต่ำ อนุภาคจะห่างกันมากขึ้น ทำให้อากาศบางลง
ที่ระดับน้ำทะเล อากาศมีความเข้มข้นสูง ทำให้หายใจสะดวกขึ้น
ดูเพิ่มเติมที่ความหมายของ ความสูง และพบกับ ชั้นบรรยากาศ.
ยิ่งอุณหภูมิสูง ความกดอากาศก็จะยิ่งต่ำลง
ความดันบรรยากาศยังได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิอีกด้วย เพียงจำไว้ว่าที่อุณหภูมิสูง โมเลกุลของร่างกายจะเคลื่อนออกจากกัน อากาศก็เช่นกัน
ซึ่งหมายความว่าที่อุณหภูมิที่อุ่นขึ้น โมเลกุลของอากาศจะกระจายออกไปมากกว่า ดังนั้นความดันบรรยากาศจึงมีแนวโน้มลดลง
ในที่เย็น โมเลกุลของอากาศจับตัวเป็นก้อน ทำให้ความเข้มข้นของก๊าซเพิ่มขึ้น และทำให้ความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้น
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ อุณหภูมิ.
ตัวอย่างเชิงปฏิบัติของความกดอากาศ
แรงดันเครื่องบิน
เครื่องบินพาณิชย์มักจะบินเหนือพื้นผิวโลกประมาณ 11,000 เมตร ที่ระดับความสูงนี้อากาศไม่เข้มข้นมากและ ความกดอากาศต่ำเกินไปซึ่งทำให้ชีวิตมนุษย์เป็นไปไม่ได้
เพื่อให้หายใจภายในห้องโดยสารที่ระดับความสูงนี้ เครื่องบินมีแรงดัน ซึ่งหมายความว่ามีการฉีดอากาศจำนวนมากเข้าไปในห้องโดยสารจนกว่าจะถึงแรงดันที่เหมาะสมกับมนุษย์
ในระหว่างการบิน ความดันภายในเครื่องบินจะมากกว่าความดันในบรรยากาศภายนอก และสำหรับความกดดันที่จะไม่เปลี่ยนแปลง ห้องโดยสารของเครื่องบินจะต้องปิดสนิท
เนื่องจากอากาศไหลจากบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงไปยังบริเวณที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า การรั่วไหลใดๆ ในห้องโดยสารจะทำให้อากาศหลุดออกจากเครื่องบินอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดความกดดัน
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ ความดัน.
ของเหลวในฟาง
การดื่มของเหลวในหลอดเป็นไปได้ด้วยการกระทำของความดันบรรยากาศเท่านั้น นี่เป็นเพราะความดันบรรยากาศออกแรงกระทำต่อของเหลวในถ้วย
ภายในหลอดมีอากาศ ดังนั้นจึงมีแรงดัน แต่เมื่อเราดึงอากาศจากภายในหลอด เราจะลดแรงดันภายใน
เนื่องจากมีความดันบรรยากาศ "ผลัก" ของเหลวลงและเมื่อของเหลวไหลจากความดันสูงสุดไปต่ำสุด ของเหลวจะลอยขึ้นทางหลอดจนถึงปาก
บารอมิเตอร์: เครื่องมือวัดความดันบรรยากาศ
การวัดความดันบรรยากาศเกิดขึ้นครั้งแรกในปี 1643 โดย Evangelista Torricelli นักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลี
Torricelli สร้างelli บารอมิเตอร์ปรอท, เครื่องมือประกอบด้วยหลอดทดลองยาว 1 เมตรและภาชนะขนาดเล็กกว่าคล้ายกับชาม ภาชนะทั้งสองเต็มไปด้วยสารปรอท
ในการทดลองของเขา หลอดทดลองถูกวางลงในชามโดยให้ปลายเปิดอยู่ด้านล่างเพื่อไม่ให้อากาศเข้าไปในหลอดได้
ของเหลวเริ่มไหลจากหลอดเข้าไปในโถ และระบบเข้าสู่สมดุลเมื่อคอลัมน์ปรอทถึง 76 ซม. ที่ด้านบนของหลอดทดลอง เกิดสุญญากาศขึ้น
การรักษาเสถียรภาพของระบบหมายความว่าความดันบรรยากาศที่คอลัมน์ของปรอทกระทำต่อของเหลวนั้นเท่ากับความดันบรรยากาศที่กระทำโดยบรรยากาศภายนอก
ดังนั้น Torricelli กำหนดว่าความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลจะเท่ากับ 76 cmHg หรือ 760 mmHg
ดูเพิ่มเติมที่ความหมายของ บรรยากาศ.
