The atmosférický tlak Je to způsobeno váhou plynů, které tvoří atmosféru na zemském povrchu. Hmotnost atmosféry se odhaduje na asi 5 x 1018 kg a všechny živé bytosti jsou vystaveny tlaku, který tato hmota vyvíjí.
První, kdo to změřil, byl italský vědec Evangelista Torricelli (1608-1647). V roce 1644 provedl jednoduchý, ale velmi důmyslný experiment: zcela naplnil skleněnou trubici uzavřenou na jednom konci rtutí, převrátil ji a nalil do nádoby, která také obsahovala rtuť..
Torricelli poznamenal, že zkumavka se nevyprázdnila úplně, ale byla naplněna rtutí do výšky 76 cm. Překvapen provedl mnoho testů s trubicemi různých tvarů, přičemž vždy získal stejný výsledek..
Tímto způsobem si Torricelli uvědomil, že atmosférický tlak vzrostl a udržoval rtuťový sloup uvnitř trubice ve výšce 760 mm. Tímto způsobem se stanoví průměrná hodnota atmosférického tlaku..
Protože tlak je definován jako síla na jednotku plochy, jsou jednotky atmosférického tlaku v mezinárodním systému newton / metr nebo pascal, což je zkratka Pa. Takže v tomto systému je atmosférický tlak Pbankomat má hodnotu:
Pbankomat = 101 354,8 Pa
Toto je běžná hodnota atmosférického tlaku při 0 ° C a na hladině moře.
Rejstřík článků
Teoreticky je maximální hodnota atmosférického tlaku právě na hladině moře. Ačkoli na této úrovni existuje velká variabilita, odborníci musí nastavit nějaký referenční systém, který jim pomůže určit jeho hodnotu..
Zde jsou hlavní faktory, které ovlivňují hodnotu atmosférického tlaku na určitém místě na Zemi:
-Nadmořská výška: na každých 10 metrů výšky tlak klesá o 1 mm Hg. Stává se však také, že hustota plynu, který tvoří atmosféru, není konstantní. V zásadě platí, že s rostoucí nadmořskou výškou klesá hustota vzduchu.
-Teplota: samozřejmě čím vyšší teplota, tím hustota klesá a vzduch váží méně, proto klesá hodnota tlaku.
-Zeměpisná šířka: atmosférický tlak je v rovníkových šířkách nižší, protože Země není dokonalá koule. Pobřeží na rovníku je dále od středu Země než póly a tam je také hustota vzduchu nižší..
-Kontinentalita: čím více se pohybujete směrem dovnitř kontinentů, tím vyšší je atmosférický tlak, zatímco na pobřežních místech je tlak nižší.
The altimetrická rovnice který souvisí s atmosférickým tlakem P místa s jeho výškou z nad hladinou moře má tuto podobu:
Tady Pnebo je stávající tlak v počáteční nebo referenční výšce, který se obvykle měří na hladině moře, ρnebo hustota vzduchu na úrovni moře a G hodnota gravitačního zrychlení. Později v sekci řešených cvičení je postupný odpočet.
Atmosférický tlak se měří pomocí barometr. Nejjednodušší je jako ten, který postavil Torricelli na bázi rtuti. Sklon trubky nebo průměr nemění výšku rtuťového sloupu, pokud za to nejsou odpovědné klimatické faktory..
Například mraky se tvoří v oblastech s nízkým tlakem. Když tedy poklesne hodnota barometru, znamená to, že se blíží špatné počasí..
Ve skutečnosti lze místo rtuti použít i jiné kapaliny, například si můžete vyrobit vodní barometr. Problém je v tom, že velikost sloupu je 10,33 m, což je velmi nepraktické k přepravě.
Existují také přístroje, které měří tlak mechanicky - prostřednictvím deformací v trubkách nebo spirálách -: aneroidní barometry a měřiče tlaku. Mohou měřit tlakový rozdíl mezi dvěma body nebo také měřit tlak s referenčním atmosférickým tlakem.
Normální hodnota tlaku se používá k definování nové tlakové jednotky: atmosféra, zkráceně bankomat. Atmosférický tlak je 1 atm; další tlaky lze tedy vyjádřit pomocí atmosférického tlaku, který je pro všechny velmi známou hodnotou:
1 atm = 101,293 Pa
V následující tabulce jsou uvedeny jednotky, které se ve vědě a inženýrství používají k měření tlaku, a odpovídající ekvivalence v pascalech:
| Jednotka | Rovnocennost v pascalu |
| N / mdva | 1 |
| bankomat | 101 355 |
| mm Hg | 133,3 |
| lb / palcedva | 6894,76 |
| Hospoda | 1x 105 |
Na volný povrch kapaliny ve statické rovnováze a otevřený do atmosféry působí atmosférický tlak. Ale ve vnitřních bodech kapaliny samozřejmě působí hmotnost sloupce kapaliny.
Hmotnost kolony závisí na její výšce a hustotě kapaliny, což budeme předpokládat konstantní, stejně jako teplota. V tomto případě je tlak P:
P = ρ. G. z
To je hydrostatický tlak v jakémkoli bodě uvnitř tekutiny s konstantní hustotou a je přímo úměrná hloubce z tekutina.
S odkazem na absolutní tlak Pbřišní svaly v kapalině v klidu je definována jako součet atmosférického tlaku Pbankomat a hydrostatický tlak P:
Pbřišní svaly = Pbankomat + P
Nakonec přetlak Pmuž v kapalině v klidu je to rozdíl mezi absolutním a atmosférickým tlakem a v tomto případě je to ekvivalentní měření hydrostatického tlaku:
Pmuž = Pbřišní svaly - Pbankomat
Lze odhadnout velikost celkové síly vyvíjené atmosférou na lidské tělo. Předpokládejme, že tělo má plochu přibližně 2 mdva, Protože tlak je definován jako síla na jednotku plochy, můžeme sílu vyřešit a vypočítat:
P = F / A → F = P. A
Pro tento výpočet použijeme normální hodnotu atmosférického tlaku, která byla stanovena na začátku:
F = 101 354,8 Pa x 2 mdva = 202 710 N
Tento výsledek je ekvivalentní více či méně 20 tunám síly, ale nepředstavuje problém pro živé bytosti, které obývají povrch Země, které jsou tomu přizpůsobeny, stejně jako ryby v moři..
I když je to docela velká síla. Jak to, že se před ní nezhroutíme?
Tlak uvnitř těla se rovná tlaku venku. Nesbalíme se, protože vnitřní síla je vyvážena jinou vnější silou. Někteří lidé jsou ale ovlivněni nadmořskou výškou a při stoupání na velmi vysoké hory mohou krvácet z nosu. Je to proto, že se změnila rovnováha mezi krevním tlakem a atmosférickým tlakem.
Atmosférický tlak umožňuje pít sódu se slámou nebo slámou. Sumerové a další starověké kultury zjistili, že mohou pít pivo pomocí dutých stonků rostlin nebo rákosí jako brčka.
Mnohem později, na konci devatenáctého a počátku dvacátého století, byly ve Spojených státech patentovány různé modely brček, včetně modelů s loktem ve tvaru harmoniky, které jsou dnes široce používány..
Fungují takto: jelikož je kapalina absorbována slámou, snižuje se tlak nad kapalinou ve slámě, což způsobuje, že nižší tlak, který je vyšší, tlačí kapalinu směrem nahoru pro snadné pití..
Z tohoto důvodu se po extrakci nebo zubním chirurgii nedoporučuje tímto způsobem usrkávat tekutiny, protože pokles tlaku může způsobit otevření rány a krvácení..
Odvozte altimetrickou rovnici P (z):
-Po je tlak na referenční úrovni (hladina moře)
-z je výška
-ρnebo je hustota kapaliny na hladině moře
-g je hodnota gravitačního zrychlení
Nejprve nechte dp tlakový rozdíl, který je podle základní rovnice hydrostatiky vyjádřen jako:
dp = - ρ.g.dz
Znaménko mínus bere v úvahu skutečnost, že tlak klesá s rostoucím z. Vzduch se bude také považovat za ideální plyn, takže tlak a hustota souvisí:
p = ρ.R.T / M
ρ = (M / RT). str
Hustota se okamžitě nahradí, aby se získalo:
dp = - (M / RT). p.g.dz
Nyní psaní tlaku tímto způsobem předpokládá, že atmosféra je rozdělena do vrstev výšky dz, něco jako hromada palačinek, každá s tlakem dp. Tímto způsobem se získá diferenciální rovnice, která se vyřeší oddělením proměnných p Y z:
dp / p = -(M / RT) .g.dz
Poté je integrován na obou stranách, což je ekvivalentní přidání tlakových příspěvků jednotlivých vrstev. V levém integrálu se to provádí tlakem Pnebo počáteční, až do tlaku P finále. Podobně je integrál vpravo vyhodnocen z znebo dokud z:
ln (P / Pnebo) = - (M / RT) .g. (Z-znebo)
Následuje řešení pro P pomocí exponenciálu:
Nakonec, pokud obojí T Co G zůstávají konstantní, ρnebo= (M / RT)Pnebo, pak M / RT = ρnebo / Strnebo, a také se to dá udělat znebo = 0. Dáme to dohromady:
Jaká je hodnota atmosférického tlaku v La Paz v Bolívii ve výšce 3640 m nad mořem? Vezměte jako průměrnou hustotu vzduchu hodnotu 1 225 kg / m3 na úrovni moře.
Jednoduše nahraďte číselné hodnoty uvedené v altimetrické rovnici:
Na závěr je to asi 66% normálního tlaku.
Zatím žádné komentáře