Atmosfäriskt tryck normalt värde, hur det mäts, exempel

De atmosfärstryck Det orsakas av vikten av gaserna som utgör atmosfären på jordens yta. Det uppskattas att atmosfärens massa är cirka 5 x 10¹⁸ kg och alla levande varelser är föremål för trycket som massan utövar.

Den första som mätte henne var den italienska evangelistforskaren Torricelli (1608-1647). Han genomförde 1644 ett enkelt men mycket genialt experiment: han fyllde helt ett glasrör stängt i ena änden med kvicksilver, investerade det och välter det i en behållare som också innehöll kvicksilver.

Figur 1. Aneroidbarometer För att mäta atmosfärstryck, till skillnad från kvicksilverbarometern, innehåller den inte vätska. Källa: Wikimedia Commons.

Torricelli observerade att röret inte var helt tömt utan var fullt med kvicksilver till en höjd av 76 cm. Förvånad gjorde han många tester med rör på ett annat sätt och alltid fick samma resultat.

På detta sätt insåg Torricelli att atmosfäriskt tryck höjde och höll kvicksilverkolonnen inuti röret på en höjd av 760 mm. På detta sätt upprättas medelvärdet för atmosfärstryck.

Eftersom trycket definieras som kraft per enhetsenhet är enheterna för atmosfärstryck i det internationella systemet Newton/Metro eller Pascal, som förkortas PA. Så i detta system, atmosfäriskt tryck p_Bankomat Det har ett värde på:

P_Bankomat = 101.354.8 PA

Detta är det normala värdet på atmosfärstrycket vid 0 ºC och vid havsnivån.

[TOC]

Atmosfärstryck vid havsnivå och andra variationer

I teorin är det maximala värdet på atmosfärstrycket bara vid havsnivån. Även om det finns så mycket variation på denna nivå, måste experter ställa in något referenssystem som hjälper dem att bestämma deras värde.

Därefter de viktigaste faktorerna som påverkar värdet på atmosfärstrycket på en viss plats på jorden:

-Höjd över havet: För var tionde meter högt minskar trycket med 1 mm Hg. Men det händer också att tätheten av gasen som komponerar atmosfären inte är konstant. I princip, när höjden ökar, minskar lufttätheten.

figur 2. Höjdmätare, ett instrument som mäter höjd över havsnivån baserat på tryckförändringar. Källa: Pixabay.

-Temperatur: Uppenbarligen vid en högre temperatur minskar densiteten och luften väger mindre, därför minskar tryckvärdet.

-Latitud: Atmosfäriskt tryck är lägre i ekvatoriala breddegrader, eftersom jorden inte är en perfekt sfär. Kusten på nivån av Ecuador är längre från jordens centrum än polerna och där är luftens densitet också lägre.

Kan tjäna dig: Milky Way: Ursprung, egenskaper, delar, komponenter

-Kontinentitet: Ju mer den flyttar till kontinenternas inre, desto större är atmosfärstrycket, medan på kustplatserna är trycket lägre.

Variation av atmosfärstryck med höjd

De altimetrisk ekvation som relaterar atmosfäriskt tryck P av en plats med sin höjd z På havsnivå har den denna form:

Här P_antingen Det är det tryck som finns i den initiala eller referenshöjden, som normalt tas vid havsnivån, ρ_antingen Luftens täthet vid havsnivån och g Värdet på tyngdkraften. Senare är steg för stegavdrag i träningsavsnittet steg för steg.

Hur mäts atmosfärstrycket?

Atmosfärstryck mäts med barometer. Det enklaste är som Torricelli byggd, baserat på kvicksilver. Rörets lutning eller diameter förändrar inte höjden på kvicksilverkolonnen, såvida inte väderfaktorerna är ansvariga för att göra det.

Till exempel bildas moln i lågtrycksregioner. Så när barometerläsningen minskar är det en indikation på att det dåliga vädret kommer.

Egentligen kan andra vätskor också användas istället för kvicksilver, till exempel kan en vattenbarometer göras. Problemet är att storleken på kolumnen är 10,33 m, mycket lite praktisk att transporteras.

Det finns också instrumenten som mäter trycket på ett mekaniskt sätt -genom deformationer i rör eller spiraler -: aneroidbarometrarna och tryckmätare. De kan mäta tryckskillnaden mellan två punkter eller också mäta ett tryck som tar atmosfärstryck som referens.

Tryckenheter

Det normala tryckvärdet tjänar till att definiera en ny tryckenhet: atmosfären, förkortad Bankomat. Atmosfäriskt tryck är värt 1 atm; På detta sätt kan andra tryck uttryckas i termer av atmosfärstryck, vilket är ett mycket bekant värde för alla:

1 atm = 101.293 PA

Följande tabell visar de mest använda enheterna inom vetenskap och teknik för att mäta tryck och motsvarande ekvivalens i Pascal:

Enhet	Ekvivalens i Pascal
N/m2	1
Bankomat	101.355
mm hg	133.3
Lb/plg2	6894.76
bar	1x 105

Hydrostatisk, absolut och manometrisk tryck

På den fria ytan av en vätska i statisk jämvikt och öppen för atmosfären, Atmospheric Pressure Acts. Men vid vätskans inre punkter, vikten på vätskekolumnen, naturligtvis.

Kan tjäna dig: Otto Cycle: faser, prestanda, applikationer, lösta övningar

Kolonnens vikt beror på dess höjd och vätskans densitet, vilket vi kommer att betyda konstant, liksom temperaturen. I detta fall är trycket P:

P = ρ. g. z

Det här är Hydrostatiskt tryck När som helst inuti en vätska med konstant densitet och är direkt proportionell mot djupet z av vätskan.

Refererar till absolut tryck P_magmuskler I en viloplavering definieras den som summan av atmosfärstryck p_Bankomat och det hydrostatiska trycket P:

P_magmuskler = P_Bankomat + P

Slutligen manometriskt tryck p_man I en vilovätes är skillnaden mellan absolut och atmosfärstryck och i så fall motsvarar det hydrostatiskt tryck:

P_man = P_magmuskler - P_Bankomat

Exempel

Kraften som atmosfären utövar på kroppen

Storleken på den totala kraften som utövas av atmosfären kan uppskattas på en mänsklig kropp. Anta att kroppen har ungefär en yta på 2 m², Eftersom trycket definieras som kraft per enhetsenhet kan vi rensa och beräkna kraften:

P = f/a → f = p. TILL

För denna beräkning kommer vi att använda det normala värdet på atmosfärstrycket som fastställdes i början:

F = 101.354,8 Pa x 2 m² = 202.710 n

Detta resultat motsvarar cirka 20 ton styrka, men representerar inte ett problem för levande varelser som bor i jordens yta, som är anpassade till detta, precis som fisken i havet.

Även om det är en ganska stor kraft. Hur kollapsar vi inte före henne?

Tja, trycket inuti kroppen är lika med det yttre trycket. Vi kollapsar inte eftersom kraften inåt balanserar med en annan kraft ut. Men vissa människor påverkas av höjden och kan blöda av näsan när de klättrar mycket höga bergen. Det beror på att balansen mellan blodtrycket och atmosfärstrycket har förändrats.

Smutta drycker med sugrör eller sugrör

Atmosfäriskt tryck gör det möjligt att dricka läsk med sugrör eller pitillo. Sumerierna och andra forntida kulturer hade upptäckt att de kunde dricka öl med hjälp av stjälkar eller vassar av växter som sorbets.

Mycket senare, i slutet av 1800 -talet och början av 1900 -talet, patenterades olika halmmodeller i USA, inklusive de som bär en ackordformad armbåge, allmänt använt idag.

Figur 3. Atmosfärstryck tillåter sipilla eller halm. Källa: Pixabay.

De arbetar på detta sätt: När vätskan absorberas av halmen reduceras trycket ovanför vätskan i den och detta gör trycket nedan, vilket är större, driver vätskan upp för att dricka den lätt.

Det kan tjäna dig: vad är partikelns balans? (Med exempel)

Av den anledningen, efter en extraktion eller tandkirurgi, rekommenderas det inte att smutta på vätskor på detta sätt, eftersom minskningen av trycket kan göra såret öppet och börja blöda.

Övningar

- Övning 1

Härleda den altimetriska ekvationen P (z):

Var:

-PO är trycket på referensnivå (havsnivå)

-Z är höjden

-ρ_antingen Det är vätskans densitet vid havsnivån

-G är värdet på tyngdkraften

Lösning

För det första var det Kardp Ett differentiellt tryck, som enligt den grundläggande ekvationen för den hydrostatiska uttrycks som:

Dp = - ρ.g.DZ

Det mindre tecknet tar hänsyn till det faktum att trycket minskar med ökningen av z. Det kommer också att antas att luft är en idealisk gas, så tryck och densitet är relaterade genom:

P = ρ.R.T/m

ρ = (m/rt).p

Densiteten ersätts omedelbart för att erhålla:

Dp = - (m/rt).p.g.DZ

Att skriva trycket på detta sätt antar nu att atmosfären är uppdelad i höjdlager DZ, Något som en hög med pannkakor, var och en med tryck Kardp. På detta sätt erhålls en differentiell ekvation som löses genom att separera variablerna p och z:

dp/p = -(M/rt).g.DZ

Sedan är den integrerad på båda sidor, vilket motsvarar att lägga till tryckbidragen som gjorts av varje lager. I vänstern i vänster görs det från ett tryck P_antingen Initial, upp till ett tryck P slutlig. På samma sätt utvärderas den till höger utifrån z_antingen fram tills z:

Efter utvärderingen av det integrerade kvarstår det:

ln (p/p_antingen) = - (m/rt).g.(Z-Z_antingen)

Följande är att rensa p genom exponentiell:

Slutligen, så mycket T som g De förblir konstant, ρ_antingen= (M/rt)P_antingen, sedan m/rt = ρ_antingen / P_antingen,  Och det kan också göras z_antingen = 0. Samla allt detta:

- Övning 2

Vad är värdet av atmosfärstryck i La Paz, Bolivia beläget vid 3640 m över havet? Ta ett värde av 1 225 kg/m som genomsnittlig lufttäthet³ vid havsnivån.

Lösning

De numeriska värdena som anges i den altimetriska ekvationen ersätts helt enkelt:

Sammanfattningsvis är det resultatet från cirka 66% av det normala trycket.

Referenser

1. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Volym 5. Vätskor och termodynamik. Redigerad av Douglas Figueroa (USB).
2. Kirkpatrick, l. 2007. Fysik: En titt på världen. 6: e förkortade upplagan. Cengage Learning.
3. Standardatmosfären. Återhämtat sig från: AV8N.com
4. Sevilla universitet.  Variation av atmosfärstryck. Återhämtat sig från: Laplace.oss.är.
5. Wikipedia. Hipsometrisk ekvation. Återhämtad från: är.Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Atmosfärstryck. Återhämtad från: är.Wikipedia.org.