Légköri nyomás

Légköri nyomás
Dimenzió L −1 MT− 2
Egységek
SI Pa
GHS dyne cm -2 _
Megjegyzések
skalár

A légköri nyomás  a légkör azon nyomása , amely a benne és a föld felszínén lévő összes tárgyra hat, és megegyezik a légkörben ható erő modulusával, egységnyi felületre a normál mentén [1] . Álló, nyugalmi légkörben a nyomás megegyezik a fedő levegőoszlop tömegének és keresztmetszeti területének arányával. A légköri nyomás a légkör állapotának egyik termodinamikai paramétere , helytől és időtől függően változik [2] . A nyomás egy skaláris mennyiség, amelynek mérete L −1 MT −2 , barométerrel mérve .

A mértékegység a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) a pascal (orosz megnevezése: Pa; nemzetközi: Pa). Ezenkívül az Orosz Föderációban nem szisztémás nyomásegységként megengedett a bar , a higanymilliméter , a vízoszlop milliméter , a vízoszlop méter , a kilogramm-erő négyzetcentiméter és a műszaki légkör használata [3] . A 760 mm magas higanyoszlop nyomásával megegyező légköri nyomást 0 °C hőmérsékleten normál légköri nyomásnak ( 101 325  Pa ) [2] nevezzük .

Történelem

A szívószivattyúkat hagyományosan működőképesnek tartották, mert "a természet fél az űrtől". Ám a holland Isaac Beckmann az általa 1618-ban megvédett doktori disszertációjában kijelentette: „A szívással felemelt vizet nem az üresség ereje vonzza, hanem a dőlt levegő tereli üres helyre” (Aqua suctu) sublata non attrahitur vi vacui, sed ab aere incumbentein locum vacuum impellitur).

1630-ban a genovai fizikus, Baliani levelet írt Galileinek egy sikertelen kísérletről, hogy szifont hozzon létre, amely egy körülbelül 21 méter magas dombra vizet emelne fel. Egy másik Galileihoz írt levelében (1630. október 24-én) Baliani azt javasolta, hogy a víz felemelkedése egy csőben a légnyomás következménye.

A légköri nyomás jelenléte megzavarta az embereket 1638-ban, amikor Toszkána hercegének ötlete, hogy Firenze kertjeit szökőkutakkal díszítse,  meghiúsult - a víz nem emelkedett 10,3 méter fölé. Evangelista Torricelli ennek okainak felkutatása és egy nehezebb anyaggal – a higannyal végzett kísérletek – oda vezettek, hogy 1643 -ban bebizonyította , hogy a levegőnek van súlya [5] . V. Vivianival együtt Torricelli elvégezte az első kísérletet a légköri nyomás mérésére, feltalálva az első higanybarométert -  egy üvegcsövet, amelyben nincs levegő. Egy ilyen csőben a higany körülbelül 760 mm magasra emelkedik.

Változékonyság és az időjárásra gyakorolt ​​hatás

A Föld felszínén a légköri nyomás időről időre és helyenként változik. Különösen fontosak az időjárást meghatározó , nem periodikus légköri nyomásváltozások, amelyek a lassan mozgó magas nyomású területek ( anticiklonok ) és a viszonylag gyorsan mozgó hatalmas örvények ( ciklonok ) kialakulásával, kialakulásával és pusztulásával járnak, amelyekben alacsony nyomás uralkodik. A légköri nyomás tengerszinti ingadozása 641-816 Hgmm között volt. Művészet. [6] (a tornádó középső részén a nyomás leesik, és elérheti az 560 Hgmm-t) [7] .

Az atmoszférikus nyomást a térképeken izobárok segítségével ábrázolják  , amelyek azonos felszíni légköri nyomású pontokat kötnek össze, szükségszerűen a tengerszintre csökkentve [8] .

A légköri nyomás nagyon változó időjárási elem. Definíciójából az következik, hogy függ a megfelelő légoszlop magasságától, sűrűségétől, a gravitációs gyorsulástól, amely a hely szélességével és a tengerszint feletti magassággal változik.

1 Pa = 0,0075 Hgmm Art., vagy 1 Hgmm. Művészet. = 133,3 Pa

Normál nyomás

A kémiában a standard légköri nyomás 1983 óta az IUPAC ajánlása szerint 100 kPa-nak megfelelő nyomás [9] . A légköri nyomás a légkör állapotának egyik legfontosabb jellemzője. Nyugalmi légkörben a nyomás bármely ponton megegyezik a magasabb egységnyi keresztmetszetű levegőoszlop tömegével.

A GHS rendszerben 760 Hgmm. Művészet. 1,01325 bar -nak (1013,25 mbar) vagy 101 325 Pa-nak felel meg a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) .

Baric színpad

Azt a magasságot, amelyre emelkednie vagy süllyednie kell ahhoz, hogy a nyomás 1 hPa-val (hektopascal) megváltozzon , „bárikus (barometrikus) szakasznak” nevezik. A barikus fokozat kényelmesen használható olyan problémák megoldására, amelyek nem igényelnek nagy pontosságot, például a nyomás becsléséhez egy ismert magasságkülönbség alapján. Feltételezve, hogy a légkör nem tapasztal jelentős függőleges gyorsulást (vagyis kvázi statikus állapotban van), a statika alaptörvényéből azt kapjuk, hogy a barikus lépés egyenlő:

0 °C levegő hőmérsékleten és 1000 hPa nyomáson a barikus szint 8 m /hPa. Ezért ahhoz, hogy a nyomás 1 hPa-val csökkenjen, 8 méterrel kell emelkednie.

A hőmérséklet növekedésével és a tengerszint feletti magasság növekedésével növekszik (különösen 0,4%-kal minden egyes fűtési fokra), vagyis egyenesen arányos a hőmérséklettel és fordítottan arányos a nyomással. A barikus lépés reciproka a függőleges barikus gradiens , vagyis a nyomás változása 100 méter emeléskor vagy süllyesztéskor. 0 °C hőmérsékleten és 1000 hPa nyomáson 12,5 hPa .

Nyomásváltozások a magassággal

A légköri nyomás a magassággal csökken. Például a hegyi betegség körülbelül 2-3 km-es magasságban kezdődik, és az Everest tetején a légköri nyomás körülbelül 1/4-e a tengerszintinek .

Álló körülmények között a légköri nyomás a magasság növekedésével csökken, mivel azt csak a légkör fedőrétege hozza létre. A nyomás magasságtól való függését a [10] barometrikus képlet írja le .

A statika egyenlete kifejezi a nyomás és a magasság változásának törvényét:

ahol: - nyomás, - szabadesési gyorsulás, - levegő sűrűsége, - rétegvastagság. A statika alapegyenletéből következik, hogy a magasság növekedésével ( ) a nyomásváltozás negatív, vagyis a nyomás csökken. Mivel a gáz sűrűsége függ a nyomásától, a statika alapegyenlete csak nagyon vékony (végtelenül vékony) levegőrétegre érvényes, amelyben a levegő sűrűsége alig változik. A gyakorlatban akkor alkalmazható, ha a magasságváltozás kellően kicsi a légkör hozzávetőleges vastagságához képest.

Tengerszinthez igazítás

Sok meteorológiai állomás úgynevezett "szinoptikus táviratot" küld, amelyek a tengerszintre csökkentett nyomást jelzik (lásd KH-01 , METAR ). Ez azért történik, hogy a nyomás összehasonlítható legyen a különböző magasságokban található állomásokon, valamint a légi közlekedés igényeihez. A csökkentett nyomást a szinoptikus térképeken is használják.

A nyomás tengerszintre történő csökkentésekor a Laplace rövidített képletet használják:

Vagyis, ismerve a nyomást és a hőmérsékletet a szinten , megtalálhatja a nyomást a tengerszinten .

A tengerszint feletti nyomás kiszámítása a tengerszinti nyomás és a levegő hőmérséklete alapján :

hol a Pa nyomás a tengerszinten [Pa]; a száraz levegő moláris tömege, M = 0,029 kg/mol; - szabadesési gyorsulás , g = 9,81 m/s²; — univerzális gázállandó , R = 8,31 J/mol K; a levegő abszolút hőmérséklete, K , ahol a Celsius-hőmérséklet Celsius- fokban kifejezve (jele: °C); - magasság, m.




Alacsony magasságban minden 12 m emelkedés 1 Hgmm-rel csökkenti a légköri nyomást. Művészet. Nagy magasságban ez a minta megsérül [5] .

Az egyszerűbb számítások (a hőmérséklet nélkül) a következőket adják:

hol a tengerszint feletti magasság kilométerben.

A mérések és számítások teljes egyetértésben mutatják, hogy minden tengerszint feletti kilométerre a nyomás 0,1 töredékével csökken; ugyanez vonatkozik a tengerszint alatti mély aknákba való leereszkedésre is - egy kilométer leengedésekor a nyomás az értékének 0,1-ével nő.

0,1-es változásról beszélünk az előző magassági értékhez képest. Ez azt jelenti, hogy ha egy kilométert emelkedik, a nyomás a tengerszinti nyomás 0,9-ére (pontosabban 0,87-ére [1. megjegyzés] ) csökken.

Még nyersebb közelítésben a nyomás kétszeres változása öt kilométerenkénti magasságváltozásnak felel meg.

Az időjárás-előrejelzésekben és az interneten és rádión keresztül a nyilvánosság számára terjesztett jelentésekben a nem csökkentett nyomást, azaz a helyi szintű tényleges nyomást alkalmazzák.

Lásd még

Jegyzetek

Források

  1. ↑ Pressure Archivált : 2016. december 20. a Wayback Machine -nél // Meteorológiai szótár
  2. ↑ 1 2 Atmoszférikus nyomás // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
  3. ↑ Az Orosz Föderációban használható mennyiségi egységekre vonatkozó előírások Az Orosz Föderáció kormányának 2009. október 31-i N 879 rendeletével jóváhagyott , 2013. november 2-i archív példány a Wayback Machine -n.
  4. ↑ Peryshkin A.V. A légköri nyomás mérése. Otto Guericke tapasztalata // Fizika. 7. évfolyam / E.N. Tikhonova. - 16. kiadás - M. : Drofa, 2013. - S. 190. - 189 p.
  5. ↑ 1 2 Légköri nyomás . Klassz fizika. Letöltve: 2015. június 9. Az eredetiből archiválva : 2015. március 16..
  6. ↑ Időjárásérzékenység: mi ez és hogyan kezeljük . RIA News. Letöltve: 2015. június 9. Az eredetiből archiválva : 2013. augusztus 18..
  7. ↑ Tornádó . időjárás.by. Letöltve: 2015. június 7. Az eredetiből archiválva : 2015. április 25..
  8. ↑ Izobárok (a fizikában) // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
  9. ↑ Normál  nyomás . IUPAC. Letöltve: 2013. augusztus 18. Az eredetiből archiválva : 2013. augusztus 18..
  10. ↑ Barometrikus képlet // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.

Lábjegyzetek

  1. ↑ A képlet feltételezi, hogy a hőmérséklet minden magasságban azonos. Valójában a légkör hőmérséklete egy meglehetősen összetett törvény szerint változik a tengerszint feletti magassággal. Ennek ellenére a képlet jó eredményeket ad, és akár 50-100 kilométeres magasságban is használható. Könnyen megállapítható tehát, hogy az Elbrus magasságában - körülbelül 5,6 km-re - a nyomás körülbelül felére csökken, és 22 km-es magasságban (a sztratoszférikus léggömb emberrel való felemelkedésének rekordmagassága) a nyomás csökkenni fog. csökken 50 Hgmm-re. Művészet.

Irodalom

Linkek