Atmosferski tlak normalna vrednost, kako se meri, primeri

The zračni tlak Povzroča ga teža plinov, ki sestavljajo atmosfero na zemeljski površini. Ocenjuje se, da je masa atmosfere približno 5 x 10¹⁸ KG in vsa živa bitja so podvržena pritisku, ki ga masa izvaja.

Prva, ki jo je izmerila, je bil italijanski evangelistični znanstvenik Torricelli (1608-1647). Leta 1644 je izvedel preprost, a zelo iznajdljiv eksperiment: popolnoma napolnil je stekleno cev, zaprto za en konec z Merkurjem.

Slika 1. Aneroidni barometer za merjenje atmosferskega tlaka, za razliko od živega srebra, ne vsebuje tekočine. Vir: Wikimedia Commons.

Torricelli je opazil, da cev ni popolnoma izpraznjena, ampak je bila polna živega srebra do višine 76 cm. Presenečen je naredil veliko testov s cevmi na drugačen način in vedno dosegel enak rezultat.

Na ta način je Torricelli spoznal, da je atmosferski tlak dvignil in vzdrževal živosrebrni stolpec znotraj cevi na višini 760 mm. Na ta način se vzpostavi povprečna vrednost atmosferskega tlaka.

Ker je tlak opredeljen kot sila na enoto območja, so enote atmosferskega tlaka v mednarodnem sistemu Newton/Metro ali Pascal, ki je skrajšana PA. Torej v tem sistemu atmosferski tlak p_Bankomat Ima vrednost:

Str_Bankomat = 101.354,8 Pa

To je normalna vrednost atmosferskega tlaka pri 0 ° C in na morju.

[TOC]

Atmosferski tlak na gladini morja in drugih različicah

Teoretično je največja vrednost atmosferskega tlaka tik na morju. Čeprav je na tej ravni toliko spremenljivosti, morajo strokovnjaki nastaviti nekaj referenčnega sistema, ki jim pomaga določiti njihovo vrednost.

Nato glavni dejavniki, ki vplivajo na vrednost atmosferskega tlaka na določenem mestu na Zemlji:

-Višina: Na vsakih 10 metrov se tlak zmanjša za 1 mm HG. Vendar se zgodi tudi, da gostota plina, ki sestavlja atmosfero, ni konstantna. Načeloma, ko se višina povečuje, se gostota zraka zmanjšuje.

Slika 2. Višinomer, instrument, ki meri nadmorsko višino nadmorske višine na podlagi sprememb tlaka. Vir: Pixabay.

-Temperatura: Očitno se pri višji temperaturi gostota zmanjšuje in zrak tehta manj, zato se vrednost tlaka zmanjšuje.

-Zemljepisna širina: Atmosferski tlak je nižji v ekvatorialnih širinah, ker zemlja ni popolna sfera. Obala na ravni Ekvadorja je dlje od središča zemlje kot polov in tam je tudi gostota zraka nižja.

Vam lahko služi: Mlečna pot: izvor, značilnosti, deli, komponente

-Celina: Bolj ko se premika v notranjost celin, večji je atmosferski pritisk, medtem ko je na obalnih krajih pritisk nižji.

Sprememba atmosferskega tlaka z višino

The Altimetrična enačba ki navaja atmosferski tlak Str mesta z višino z Na morskem nivoju ima to obliko:

Tukaj Str_tudi To je tlak, ki obstaja na začetni ali referenčni višini, ki se običajno vzame na morskem nivoju, ρ_tudi Gostota zraka na morskem nivoju in g Vrednost pospeška gravitacije. Kasneje je odbitek po koraku v razdelku o vadbi korak za korakom.

Kako meri atmosferski tlak?

Atmosferski tlak se meri z barometer. Najpreprostejši je kot Torricelli, ki temelji na Merkurju. Naklon ali premer cevi ne spreminja višine stolpca živega srebra, razen če so za to odgovorni vremenski dejavniki.

Na primer, oblaki se oblikujejo v regijah z nizkim tlakom. Ko se odčitavanje barometra zmanjša, je to pokazatelj, da prihaja slabo vreme.

Pravzaprav bi lahko namesto živega srebra uporabili tudi druge tekočine, na primer lahko izdelamo vodni barometer. Težava je v tem, da je velikost stolpca 10,33 m, zelo malo praktičnega, ki ga je treba prevažati.

Obstajajo tudi instrumenti, ki tlak merijo na mehanski način -z deformacijami v cevi ali spirali -: aneroidni barometri in merilniki tlaka. Izmerijo lahko razliko tlaka med dvema točkama ali tudi izmerijo tlak v atmosferskem tlaku kot referenco.

Tlačne enote

Običajna vrednost tlaka služi za določitev nove enote tlaka: atmosfero, skrajšano Bankomat. Atmosferski tlak je vreden 1 atm; Na ta način se lahko drugi pritiski izražajo v smislu atmosferskega tlaka, kar je zelo znana vrednost za vse:

1 atm = 101.293 Pa

Naslednja tabela prikazuje najbolj uporabljene enote v znanosti in inženiringu za merjenje pritiska in ustrezna enakovrednost v Pascalu:

Enota	Enakovrednost v Pascalu
N/m2	1
Bankomat	101.355
mm hg	133.3
Lb/plg2	6894.76
bar	1x 105

Hidrostatični, absolutni in manometrični tlak

Na prosti površini tekočine v statičnem ravnovesju in odprti za atmosfero, atmosferski tlak deluje. Toda na notranjih točkah tekočine seveda deluje teža tekočine.

Lahko vam služi: OTTO Cikel: faze, uspešnost, aplikacije, rešene vaje

Teža stolpca je odvisna od njegove višine in gostote tekočine, kar bomo mislili na konstanto, pa tudi od temperature. V tem primeru je tlak P:

P = ρ. g. z

To je Hidrostatični tlak na kateri koli točki znotraj tekočine s konstantno gostoto in je neposredno sorazmerna z globino z tekočine.

Sklicevanje na absolutni pritisk Str_Abs V tekočini za počitek je opredeljen kot vsota atmosferskega tlaka P_Bankomat In hidrostatični tlak P:

Str_Abs = P_Bankomat + Str

Končno manometrični tlak p_človek V počitku je tekočina razlika med absolutnim in atmosferskim tlakom in v tem primeru je enakovredna merjenju hidrostatičnega tlaka:

Str_človek = P_Abs - Str_Bankomat

Primeri

Sila, ki jo vzdušje izvaja na telesu

Obseg celotne sile, ki jo izvaja atmosfera, je mogoče oceniti na človeškem telesu. Recimo, da ima telo približno površino 2 m², Ker je tlak opredeljen kot sila na enoto območja, lahko razčistimo in izračunamo silo:

P = f/a → f = p. Do

Za ta izračun bomo uporabili normalno vrednost atmosferskega tlaka, ki je bil vzpostavljen na začetku:

F = 101.354,8 Pa x 2 m² = 202.710 n

Ta rezultat je enak približno 20 ton moči, vendar ne predstavlja problema za živa bitja, ki naseljujejo površino zemlje, ki so temu prilagojeni, tako kot ribe v morju.

Čeprav gre za dokaj velika sila. Kako se ne zrušimo pred njo?

No, tlak znotraj telesa je enak zunanjemu tlaku. Ne propadamo se, ker se sila navznoter uravnoteži z drugo silo. Toda nekatere ljudi vpliva nadmorska višina in lahko krvavi za nos, ko se povzpnejo zelo visoke gore. To je posledica dejstva, da se je ravnovesje med krvnim in atmosferskim tlakom spremenilo.

Popijte pijače s slamo ali slamico

Atmosferski pritisk omogoča pitje sode s slamo ali pitillo. Sumerci in druge starodavne kulture so odkrili, da lahko pijejo pivo s stebli ali trstijo rastlin kot sorbete.

Veliko kasneje, ob koncu 19. stoletja in na začetku 20. stoletja, so bili v ZDA patentirani različni slamnati modeli, vključno s tistimi, ki nosijo komolec v obliki akorda.

Slika 3. Atmosferski tlak omogoča sipilo ali slamo. Vir: Pixabay.

Delujejo na ta način: ker tekočina absorbira slama, se tlak zmanjša nad tekočino v njej, zaradi česar je pritisk spodaj, kar je večji, tekočino poganja, da jo zlahka pije.

Lahko vam služi: kakšno je ravnovesje delca? (S primeri)

Zaradi tega po ekstrakciji ali zobni operaciji ni priporočljivo, da na ta način srkate tekočine, saj lahko znižanje tlaka rane odpre in začne krvaveti.

Vaje

- Vaja 1

Sklepajte o altimetrični enačbi P (z):

Kje:

-PO je pritisk na referenčni ravni (morska gladina)

-z je višina

-ρ_tudi To je gostota tekočine na gladini morja

-G je vrednost gravitacijskega pospeška

Rešitev

Najprej, naj bo to Dp Diferencialni tlak, ki je po temeljni enačbi hidrostatika izražen kot:

Dp = - ρ.g.Dz

Manj znak upošteva dejstvo, da se tlak zmanjšuje s povečanjem z. Domneva se tudi, da je zrak idealen plin, zato sta tlak in gostota povezana s:

P = ρ.R.T/m

ρ = (m/rt).str

Gostota se takoj zamenja, da dobimo:

Dp = - (m/rt).str.g.Dz

Zdaj pisanje pritiska na ta način predvideva, da je ozračje razdeljeno na višinske plasti Dz, Nekaj ​​kot kup palačink, vsak s pritiskom Dp. Na ta način dobimo diferencialno enačbo, ki se razreši z ločevanjem spremenljivk str in z:

DP/P = -(M/rt).g.Dz

Nato je integriran na obeh straneh, kar je enakovredno dodajanju prispevkov tlaka, ki jih je prispeval vsak sloj. V integralu levice je narejen iz pritiska Str_tudi Začetno, do pritiska Str finale. Na enak način je v integralu na desni ocenjeni z_tudi do z:

Po oceni integrala ostaja:

ln (P/P_tudi) = - (m/rt).g.(Z-Z_tudi)

Sledi, da se P očistite z eksponentnim:

Končno, toliko T kot g Ostajajo konstantni, ρ_tudi= (M/rt)Str_tudi, potem m/rt = ρ_tudi / P_tudi,  In tudi to je mogoče storiti z_tudi = 0. Zbiranje vse to:

- Vaja 2

Kakšna je vrednost atmosferskega tlaka v La Pazu, Boliviji, ki se nahaja na 3640 m nadmorske višine? Vrednost 1,225 kg/m vzemite kot povprečno gostoto zraka³ na morskem nivoju.

Rešitev

Numerične vrednosti, navedene v altimetrični enačbi, se preprosto nadomestijo:

Za zaključek je posledica približno 66% normalnega tlaka.

Reference

1. Figueroa, d. (2005). Serija: Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 5. Tekočine in termodinamika. Uredil Douglas Figueroa (USB).
2. Kirkpatrick, l. 2007. Fizika: pogled na svet. 6. skrajšana izdaja. Cengage učenje.
3. Standardno vzdušje. Okreval od: av8n.com
4. Univerza Sevilla.  Sprememba atmosferskega tlaka. Okreval od: laplace.nas.je.
5. Wikipedija. Hipmemetrična enačba. Okrevano od: je.Wikipedija.org.
6. Wikipedija. Zračni tlak. Okrevano od: je.Wikipedija.org.