Atmosfæretrykk normal verdi, hvordan det måles, eksempler

De atmosfærisk trykk Det er forårsaket av vekten av gassene som utgjør atmosfæren på jordens overflate. Det anslås at atmosfæren er omtrent 5 x 10¹⁸ kg og alle levende vesener er underlagt presset som massen utøver.

Den første som måler henne var den italienske evangelistforskeren Torricelli (1608-1647). Han utførte i 1644 et enkelt, men veldig genialt eksperiment: Han fylte fullstendig et glassrør lukket i den ene enden med kvikksølv, investerte det og veltet det inne i en beholder som også inneholdt kvikksølv.

Figur 1. Aneroid barometer for å måle atmosfæretrykk, i motsetning til kvikksølvbarometeret, inneholder det ikke væske. Kilde: Wikimedia Commons.

Torricelli observerte at røret ikke ble tømt helt, men var fullt med kvikksølv til en høyde av 76 cm. Overrasket, han gjorde mange tester med rør på en annen måte, og oppnådde alltid det samme resultatet.

På denne måten innså Torricelli at atmosfæretrykket hevet og opprettholdt kvikksølvsøylen inne i røret i en høyde av 760 mm. På denne måten etableres gjennomsnittsverdien av atmosfæretrykk.

Siden trykket er definert som kraft per enhet av areal, er enhetene for atmosfæretrykk i det internasjonale systemet Newton/Metro eller Pascal, som er forkortet PA. Så i dette systemet, atmosfæretrykk P_ATM Det har en verdi av:

P_ATM = 101.354,8 PA

Dette er normalverdien av atmosfæretrykk ved 0 ºC og ved havnivå.

[TOC]

Atmosfærisk trykk ved havnivå og andre varianter

I teorien er den maksimale verdien av atmosfæretrykk bare på havnivå. Selv om det er så mye variabilitet på dette nivået, må eksperter angi et referansesystem som hjelper dem å bestemme verdien.

Deretter påvirker hovedfaktorene som påvirker verdien av atmosfæretrykk på et bestemt sted på jorden:

-Høyde: For hver 10 meter høyt synker trykket med 1 mm Hg. Men det hender også at tettheten av gassen som komponerer atmosfæren ikke er konstant. I prinsippet, når høyden øker, reduseres lufttettheten.

Figur 2. Høydemåler, et instrument som måler høyde over havnivået basert på trykkendringer. Kilde: Pixabay.

-Temperatur: Åpenbart ved en høyere temperatur avtar tettheten og luften veier mindre, derfor reduseres trykkverdien.

-Breddegrad: Atmosfærisk trykk er lavere i ekvatoriale breddegrader, fordi jorden ikke er en perfekt sfære. Kysten på Ecuador -nivået er lenger fra jordens sentrum enn polene, og der er luftens tetthet også lavere.

Kan tjene deg: Melkeveis: opprinnelse, egenskaper, deler, komponenter

-Kontinentitet: Jo mer det beveger seg til det indre av kontinentene, jo større er atmosfæretrykket, mens på kyststeder er trykket lavere.

Variasjon av atmosfæretrykk med høyde

De altimetrisk ligning som knytter atmosfæretrykk P av et sted med høyden z På havnivå har den denne formen:

Her P_enten Det er trykket som eksisterer i start- eller referansehøyden, som normalt tas ved havnivå, ρ_enten Tettheten av luften ved havnivå og g Verdien av akselerasjonen av tyngdekraften. Senere er trinnvis fradrag i trinn er i treningsdelen trinn for trinn.

Hvordan måles atmosfæretrykk?

Atmosfæretrykk måles med Barometer. Det enkleste er som Torricelli bygget, basert på Merkur. Rørhellingen eller diameteren endrer ikke høyden på kvikksølvkolonnen, med mindre værfaktorene er ansvarlige for å gjøre det.

For eksempel dannes skyer i lavtrykksregioner. Så når barometeravlesningen avtar, er det en indikasjon på at det dårlige været kommer.

Egentlig kan andre væsker også brukes i stedet for kvikksølv, for eksempel kan det lages et vannbarometer. Problemet er at størrelsen på kolonnen er 10,33 m, veldig lite praktisk å transporteres.

Det er også instrumentene som måler trykket på en mekanisk måte ved deformasjoner i rør eller spiraler -: aneroidbarometre og trykkmålere. De kan måle trykkforskjellen mellom to punkter eller også måle et trykk som tar atmosfæretrykk som referanse.

Trykkenheter

Den normale trykkverdien tjener til å definere en ny trykkenhet: atmosfæren, forkortet ATM. Atmosfæretrykk er verdt 1 atm; På denne måten kan andre trykk uttrykkes i form av atmosfæretrykk, noe som er en veldig kjent verdi for alle:

1 atm = 101.293 PA

Følgende tabell viser de mest brukte enhetene innen vitenskap og prosjektering for å måle press, og den tilsvarende ekvivalensen i Pascal:

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

Hydrostatisk, absolutt og manometrisk trykk

På den frie overflaten av en væske i statisk likevekt og åpen for atmosfæren, virker atmosfæretrykk. Men på innsiden av væskens punkter virker selvfølgelig vekten av fluidsøylen.

Kan tjene deg: Otto Cycle: Faser, ytelse, applikasjoner, løste øvelser

Vekten på kolonnen avhenger av dens høyde og tettheten av væsken, som vi vil bety konstant, så vel som temperaturen. I dette tilfellet er trykket P:

P = ρ. g. z

Dette er Hydrostatisk trykk når som helst inne i en væske med konstant tetthet og er direkte proporsjonal med dybden z av væsken.

Refererer til Absolutt trykk P_Abs I en hvilevæske er det definert som summen av atmosfæretrykk p_ATM og det hydrostatiske trykket P:

P_Abs = S_ATM + P

Til slutt, manometrisk trykk P_Mann I en hvilevæske er forskjellen mellom absolutt og atmosfærisk trykk, og i så fall tilsvarer det å måle hydrostatisk trykk:

P_Mann = S_Abs - P_ATM

Eksempler

Kraften som atmosfæren utøver på kroppen

Størrelsen på den totale kraften som utøves av atmosfæren kan estimeres på en menneskekropp. Anta at kroppen har omtrent en overflate på 2 m², Siden trykket er definert som kraft per enhet, kan vi fjerne og beregne kraften:

P = f/a → f = p. TIL

For denne beregningen vil vi bruke normalverdien av atmosfæretrykket som ble etablert i begynnelsen:

F = 101.354.8 Pa x 2 m² = 202.710 n

Dette resultatet tilsvarer omtrent 20 tonn styrke, men representerer ikke et problem for levende vesener som bebor jordoverflaten, som er tilpasset dette, akkurat som fisken i havet.

Selv om det er en ganske stor styrke. Hvordan kollapser vi ikke foran henne?

Vel, trykket inne i kroppen er lik ytre trykk. Vi kollapser ikke fordi styrken innover balanserer med en annen styrke ut. Men noen mennesker blir rammet av høyden og kan blø av nesen når de klatrer veldig høye fjell. Det skyldes at balansen mellom blodtrykk og atmosfæretrykk er endret.

Nipp til drinker med sugerør eller halm

Atmosfærisk trykk gjør det mulig å drikke brus med et sugerør eller pitillo. Sumerianerne og andre eldgamle kulturer hadde oppdaget at de kunne drikke øl ved hjelp av stengler eller siv av planter som sorbeter.

Mye senere, på slutten av 1800 -tallet og begynnelsen av 1900 -tallet, ble forskjellige halmmodeller patentert i USA, inkludert de som har en akkordformet albue, mye brukt i dag.

Figur 3. Atmosfærisk trykk tillater sipilla eller halm. Kilde: Pixabay.

De fungerer på denne måten: Når væsken blir absorbert av halmen, reduseres trykket over væsken i den, og dette gjør trykket nedenfor, som er større, driver væsken opp for å drikke den lett.

Det kan tjene deg: Hva er balansen i partikkelen? (Med eksempler)

Av den grunn, etter en ekstraksjon eller tannkirurgi, anbefales det ikke å nippe til væsker på denne måten, siden reduksjonen i trykk kan gjøre såret åpent og begynne å blø.

Øvelser

- Oppgave 1

Utlede den altimetriske ligningen P (z):

Hvor:

-PO er presset på referansenivå (havnivå)

-Z er høyden

-ρ_enten Det er tettheten av væsken ved havnivå

-G er verdien av tyngdekraftakselerasjon

Løsning

Først, det være seg DP et differensialtrykk, som i henhold til den grunnleggende ligningen av hydrostatikken uttrykkes som:

Dp = - ρ.g.Dz

Det mindre tegnet tar hensyn til det faktum at trykket avtar med økningen i z. Det vil også antas at luft er en ideell gass, så trykk og tetthet er relatert til:

P = ρ.R.T/m

ρ = (m/rt).p

Tettheten erstattes umiddelbart for å oppnå:

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

Å skrive presset på denne måten forutsetter at atmosfæren er delt inn i høydelag Dz, Noe som en haug med pannekaker, hver med trykk DP. På denne måten oppnås en differensialligning som løses ved å skille variablene p og z:

dp/p = -(M/RT).g.Dz

Deretter er den integrert på begge sider, noe som tilsvarer å legge til trykkbidragene som er gitt av hvert lag. I integralen av venstre gjøres det fra et trykk P_enten Opprinnelig, opp til et trykk P endelig. På samme måte, i integralen til høyre, blir det evaluert fra z_enten før z:

Etter å ha evaluert integralen gjenstår det:

LN (P/P_enten) = - (M/RT).g.(Z-Z_enten)

Følgende er å fjerne P ved eksponentiell:

Til slutt, så mye T som g De forblir konstante, ρ_enten= (M/RT)P_enten, deretter m/rt = ρ_enten / S_enten,  Og det kan også gjøres z_enten = 0. Samle alt dette:

- Oppgave 2

Hva er verdien av atmosfæretrykk i La Paz, Bolivia lokalisert ved 3640 m over havet? Ta verdien av 1 225 kg/m som gjennomsnittlig lufttetthet³ på havnivå.

Løsning

De numeriske verdiene gitt i den altimetriske ligningen erstattes ganske enkelt:

Avslutningsvis resulterer det fra omtrent 66% av det normale trykket.

Referanser

1. Figueroa, d. (2005). Serier: Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 5. Væsker og termodynamikk. Redigert av Douglas Figueroa (USB).
2. Kirkpatrick, l. 2007. Fysikk: En titt på verden. 6. forkortet utgave. Cengage Learning.
3. Standard atmosfære. Gjenopprettet fra: Av8n.com
4. Sevilla University.  Variasjon av atmosfæretrykk. Gjenopprettet fra: Laplace.oss.er.
5. Wikipedia. Hipsometrisk ligning. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Atmosfærisk trykk. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.