Co to jest ciśnienie atmosferyczne?
Ciśnienie atmosferyczne lub ciśnienie barometryczne jest siłą wywieraną przez słup powietrza w atmosferze na powierzchnię ziemi w danym punkcie.
Siła ta jest odwrotnie proporcjonalna do wysokości. Im wyższa wysokość nad poziomem morza, tym niższe ciśnienie atmosferyczne, a im niższa wysokość nad poziomem morza, tym wyższe ciśnienie atmosferyczne.
Najwyższe ciśnienie atmosferyczne panuje na poziomie morza. Dlatego ten pomiar jest traktowany jako odniesienie dla normalnego ciśnienia atmosferycznego .
Jednostki ciśnienia atmosferycznego
Istnieje kilka jednostek miary, które reprezentują ciśnienie atmosferyczne. Ten, który jest używany w USA nazywa się paskal (Pa) lub hektopaskal (hPa). Stosuje się jednak również bary (b), milibary (mb), „atmosfery” (atm), milimetry rtęci (mm Hg) i Torricellis (Torr).
Wzór na ciśnienie atmosferyczne
Wzór na obliczenie ciśnienia atmosferycznego lub barometrycznego podlega zasadom podstawowego równania hydrostatycznego . Zobaczmy poniżej.
Pa = ρ.g.h
W tej formule,
- Pa jest równe ciśnieniu wywieranemu w danym punkcie płynu.
- ρ jest równe gęstości cieczy.
- g jest równe przyspieszeniu grawitacyjnemu.
h jest równe głębokości.
Tak więc, jeżeli:
- ρ = 13550 kgm3 (gęstość rtęci)
- g = 9,81 ms2
h = 0,76 m (wysokość słupa rtęci)
Następnie,
Pa = 101 023 Pa
Wartość ciśnienia atmosferycznego na poziomie morza
Normalna wartość ciśnienia atmosferycznego (na poziomie morza) wynosi 760 mm, co odpowiada 760 torr; 1013,2 mb (milibary); 101 325 Pa (paskal); 1013,2 hPa (hektopaskale) lub 1 atm (atmosfera).
Przyrząd do pomiaru ciśnienia atmosferycznego
Barometr arenoidalny
Przyrząd do pomiaru ciśnienia atmosferycznego jest znany jako barometr . Dlatego ciśnienie atmosferyczne nazywane jest również ciśnieniem barometrycznym. Istnieje kilka rodzajów barometrów. Najważniejsze z nich są następujące:
Barometr rtęciowy
Schemat podstawowy barometru rtęciowego.
Jest to pierwszy barometr w historii, wynaleziony przez Evangelistę Torricelli w 1643 roku. Jest to szklana rurka otwarta w dolnej części i zamknięta w górnej części. Ta rurka jest wypełniona rtęcią, której poziom zmienia się w zależności od ciężaru słupa powietrza spoczywającego na aparacie. Zobaczmy, jak to jest możliwe.
W tak zwanym eksperymencie Torricelli naukowiec napełnił metrową rurkę całkowicie rtęcią i zamknął ją palcem. Następnie odwrócił ją do góry nogami, umieścił pod pewnym nachyleniem w pojemniku, również zawierającym rtęć, i wypuścił ujście rurki.
W ten sposób ciecz opadała, ale opadanie zatrzymało się na wysokości 76 cm, co spowodowało powstanie próżni w górnej części. Z tego wynika, że ciśnienie w próżni jest równe 0. Z tymi danymi Torricelli był w stanie obliczyć ciśnienie atmosferyczne.
Arenoidalny barometr
Mechanizm wewnętrzny barometru arenoidalnego
Wynaleziony w 1843 roku przez Lucien Vidie, ten barometr składa się z posrebrzanej metalowej kapsuły. Kapsuła ta styka się z dźwignią połączoną z kołami zębatymi, które z kolei połączone są z igłą wskaźnika. Kapsuła kurczy się przy wyższym ciśnieniu lub rozszerza przy niższym, co napędza ruch kół zębatych i uruchamia igłę wskaźnika.
