АТМОСФЕРСКИ ПРИТИСАК: НОРМАЛНА ВРЕДНОСТ, КАКО ГА ИЗМЕРИТИ, ПРИМЕРИ - ФИЗИЧКИ - 2025

Атмосферски притисак је проузрокован тежином гасова који чине атмосферу изнад Земље. Процењује се да је маса атмосфере око 5 к 10 ¹⁸ кг и сва жива бића су изложена притиску који ова маса врши.

Први који је то измерио био је италијански научник Евангелиста Торрицелли (1608-1647). Изврсио је једноставан, али веома генијалан експеримент 1644. године: потпуно је напунио стаклену цев затворену на једном крају живом, преокренуо је и сипао је у посуду у којој је била и жива.

Слика 1. Анероидни барометар за мерење атмосферског притиска, за разлику од живог барометра, не садржи течност. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Торрицелли је приметио да се цев не испразни потпуно, већ се пуни живом до висине од 76 цм. Изненађен, урадио је много тестова са епруветама различитог облика, увек добивајући исти резултат.

На тај начин Торрицелли је схватио да се атмосферски притисак подиже и одржава живу у стубу на висини од 760 мм. На тај начин се утврђује просечна вредност атмосферског притиска.

Пошто је притисак дефинисан као сила по јединици површине, јединице атмосферског притиска у међународном систему су невтон / метар или пасцал, што је скраћено Па. Дакле, у овом систему атмосферски притисак П _атм има вредност од :

Ово је нормална вредност атмосферског притиска на 0 ° Ц и на нивоу мора.

Атмосферски притисак на нивоу мора и друге варијације

Теоретски, максимална вредност атмосферског притиска је управо на нивоу мора. Иако је на овом нивоу толико варијабилности, стручњаци морају да поставе неки референтни систем који ће им помоћи да утврде његову вредност.

Ево главних фактора који утичу на вредност атмосферског притиска на одређеном месту на Земљи:

-Вишева висина : на сваких 10 метара висине притисак се смањује за 1 мм Хг. Али такође се дешава да густина гаса који чини атмосфера није константна. У принципу, како се надморска висина повећава, густина зрака опада.

Слика 2. Висиномјер, инструмент који мјери надморску висину на основу промјена притиска. Извор: Пикабаи.

- Температура : очигледно што је већа температура густоћа опада и ваздух тежи мање, дакле, вредност притиска опада.

- Ширина : атмосферски притисак је нижи у екваторијалних географским ширинама, јер Земља није савршена лопта. Обала на екватору је удаљенија од центра Земље од полова и тамо је густина ваздуха такође нижа.

- Континенталност : што се више креће ка унутрашњости континената, то је већи атмосферски притисак, док је у приморским местима, притисак нижи.

Варијација атмосферског притиска у висини

Алтиметријска једнаџба која повезује атмосферски притисак П места са његовом висином з надморском висином, има овај облик:

Овде је П _о притисак на почетној или референтној висини који се обично узима на нивоу мора, ρ _или густина ваздуха на нивоу мора, а г вредност убрзања гравитације. Касније је у одељку решених вежби корак по корак.

Како се мери атмосферски притисак?

Атмосферски притисак се мери барометром. Најједноставнији је попут оног који је Торрицелли саградио, а који је заснован на живи. Нагиб цеви или пречник не мењају висину меркуровог стуба, осим ако су за то одговорни климатски фактори.

На пример, облаци се формирају у регионима ниског притиска. Када падне очитавање барометра, то је знак да долази лоше време.

У ствари се уместо живе могу користити и друге течности, на пример, може се направити барометар воде. Проблем је у томе што је величина колоне 10,33 м, врло непрактично за превоз.

Постоје и инструменти који механички мере притисак - кроз деформације у цевима или спиралама: анероидни барометри и манометри. Они могу измерити разлику притиска између две тачке или такође измерити притисак који узима атмосферски притисак као референтни.

Јединице притиска

Нормална вредност притиска користи се за дефинисање нове јединице притиска: атмосфера, скраћено атм. Атмосферски притисак је 1 атм; на овај начин се могу изразити и други притисци атмосферским притиском, што је свима добро позната вредност:

Следећа табела приказује јединице које се највише користе у науци и инжењерству за мерење притиска и одговарајући еквивалент у паскалима:

Јединица	Еквиваленција у паскалу
Н / м 2	једно
атм	101,355
мм Хг	133.3
лб / ин 2	6894.76
Пуб	1к 10 5

Хидростатски, апсолутни и мерачки притисак

На слободној површини течности у статичкој равнотежи и отвореној атмосфери делује атмосферски притисак. Али у унутрашњим тачкама течности, наравно, делује тежина стуба течности.

Тежина стуба зависи од његове висине и густине течности, за коју ћемо претпоставити да је константна, као и температуре. У овом случају је притисак П:

Ово је хидростатски притисак у било којој тачки течности са константном густином и директно је пропорционалан дубини з течности.

Што се тиче апсолутног притиска П _абс у течности у мировању, он се дефинише као збир атмосферског притиска П _атм и хидростатског притиска П:

Коначно, мерачки притисак П _човека у течности у мировању је разлика између апсолутног и атмосферског притиска и у овом случају је еквивалентан мерењу хидростатичког притиска:

Примери

Сила коју атмосфера делује на тело

Може се проценити величина укупне силе коју атмосфера делује на људско тело. Претпоставимо да тело има приближно површину од 2 м ² , пошто је притисак дефинисан као сила по јединици површине, можемо решити и израчунати силу:

За ово израчунавање користићемо нормалну вредност атмосферског притиска која је утврђена на почетку:

Овај резултат је еквивалентан са више или мање 20 тона силе, али не представља проблем живим бићима која настањују површину Земље, која су прилагођена за то, баш као и рибе у мору.

Иако је прилично велика сила. Како то да се не срушимо пре тога?

Па, притисак у телу је једнак притиску споља. Не колабирамо зато што је унутрашња сила избалансирана другом спољном силом. Али на неке људе утиче висина и могу крварити из носа када се пењу на веома високе планине. То је зато што је поремећена равнотежа између крвног и атмосферског притиска.

Пијте пиће сламом или сламом

Атмосферски притисак омогућава пиће соде са сламком или сламом. Сумери и друге древне културе открили су да могу пити пиво користећи шупље стабљике биљака или трске као сламке.

Много касније, крајем 19. и почетком 20. века, у САД су патентирани различити модели сламки, укључујући и оне са лактом у облику хармонике, који се данас широко користе.

Слика 3. Атмосферски притисак омогућава вам да пијуцкате сламом. Извор: Пикабаи.

Овако функционишу: Како се течност апсорбује кроз сламу, притисак изнад течности у слами се смањује, узрокујући притисак испод, који је већи, да гурне течност према горе за лако пијење.

Из тог разлога, након екстракције или зубне хирургије, није препоручљиво испирати течност на овај начин, јер пад притиска може рану отворити и почети крварити.

Вежбе

- Вежба 1

Изведите алтиметријску једначину П (з):

-По је притисак на референтном нивоу (ниво мора)

-з је висина

-ρ _о је густина течности на нивоу мора

-г је вредност убрзања гравитације

Решење

Прво, нека је дп диференцијални притисак, који се према основној једначини хидростатике изражава као:

Знак минус узима у обзир чињеницу да се притисак смањује са повећањем з. Зрак ће се такође сматрати идеалним гасом, па су притисак и густина повезани са:

Густина се одмах супституише да се добије:

Сада, писање притиска на овај начин претпоставља да је атмосфера подељена у слојеве висине дз, нешто попут гомиле палачинки, сваки са притиском дп. На овај начин се добија диференцијална једначина која се решава одвајањем променљивих п и з:

Затим се интегрише на обе стране, што је еквивалентно додавању доприноса притиску који ствара сваки слој. У левом делу се састоји од притиска П _или почетног до крајњег притиска П. На исти начин, интеграл на десној страни вреднује од з _о до з:

Следеће је решење за П помоћу експоненцијалне:

Коначно, ако су и Т и г одржани константни, ρ _о = (М / РТ) П _о , тада је М / РТ = ρ _о / П _о, а можемо направити и з _о = 0. Састављајући све ово заједно:

- Вежба 2

Колика је вредност атмосферског притиска у Ла Пазу, Боливија, који се налази на 3640 м надморске висине? Узмите средњу густину ваздуха као 1.225 кг / м ³ на нивоу мора.

Решење

Једноставно замените нумеричке вредности дате у алтиметријској једначини:

Закључно, то је око 66% нормалног притиска.

Референце

1. Фигуероа, Д. (2005). Серија: Физика за науку и инжењерство. Том 5. Течности и термодинамика. Уредио Доуглас Фигуероа (УСБ).
2. Киркпатрицк, Л. 2007. Физика: поглед на свет. 6. скраћено издање. Ценгаге Леарнинг.
3. Стандардна атмосфера. Опоравак од: ав8н.цом
4. Универзитет у Севиљи. Варијација атмосферског притиска. Опоравак од: лаплаце.ус.ес.
5. Википедиа. Хипсометријска једначина. Опоравак од: ес.википедиа.орг.
6. Википедиа. Атмосферски притисак. Опоравак од: ес.википедиа.орг.