Какое атмосферное давление в барах
Содержание статьи
Атмосферное давление
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 17 июля 2019; проверки требуют 36 правок.
Атмосфе́рное давле́ние — давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере, на единицу площади поверхности по нормали к ней[1]. В покоящейся стационарной атмосфере давление равно отношению веса вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения. Атмосферное давление является одним из термодинамических параметров состояния атмосферы, оно изменяется в зависимости от места и времени[2]. Давление — величина скалярная, имеющая размерность L−1MT−2, измеряется барометром.
Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является паскаль (русское обозначение: Па; международное: Pa). Кроме того, в Российской Федерации в качестве внесистемных единиц давления допущены к использованию бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба, метр водяного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр и атмосфера техническая[3]. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C, называется нормальным атмосферным давлением (101 325 Па)[2].
История[править | править код]
Традиционно считалось, что всасывающие насосы работают из-за того, что «природа боится пустоты». Но голландец Исаак Бекман в тезисах своей докторской диссертации, защищенной им в 1618 году, утверждал: «Вода, поднимаемая всасыванием, не притягивается силою пустоты, но гонима в пустое место налегающим воздухом» (Aqua suctu sublata non attrahitur vi vacui, sed ab aere incumbentein locum vacuum impellitur).
В 1630 году генуэзский физик Балиани написал письмо Галилею о неудачной попытке устроить сифон для подъема воды на холм высотою примерно 21 метр. В другом письме Галилею (от 24 октября 1630 года) Балиани предположил, что подъем воды в трубе обусловлен давлением воздуха.
Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами — вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с более тяжёлым веществом — ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес[5]. Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм.
Изменчивость и влияние на погоду[править | править код]
На земной поверхности атмосферное давление изменяется время от времени и от места к месту. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 — 816 мм рт. ст.[6] (в центральной части смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба)[7].
На картах атмосферное давление изображается с помощью изобар — изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря[8].
Атмосферное давление — очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.
1 Па = 0,0075 мм рт. ст., или 1 мм рт. ст. = 133,3 Па
Стандартное давление[править | править код]
В химии стандартным атмосферным давлением с 1983 года по рекомендации IUPAC считается давление, равное 100 кПа[9]. Атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышестоящего столба воздуха с единичным сечением.
В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1,01325 бар (1013,25 мбар) или 101 325 Па в Международной системе единиц (СИ).
Барическая ступень[править | править код]
Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа (гектопаскаль), называется «барической (барометрической) ступенью». Барической ступенью удобно пользоваться при решении задач, не требующих высокой точности, например, для оценки давления по известной разности высот. Считая, что атмосфера не испытывает существенного вертикального ускорения (то есть находится в квазистатическом состоянии), из основного закона статики получаем, что барическая ступень равна:
При температуре воздуха 0 °C и давлении 1000 гПа, барическая ступень равна 8 м/гПа. Следовательно, чтобы давление уменьшилось на 1 гПа, нужно подняться на 8 метров.
С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает (в частности, на 0,4 % на каждый градус нагревания), то есть она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, обратная барической ступени, — вертикальный барический градиент, то есть изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре 0 °C и давлении 1000 гПа он равен 12,5 гПа.
Изменения давления с высотой[править | править код]
Изменение давления с высотой.
С высотой атмосферное давление уменьшается. Например, горная болезнь начинается на высоте около 2-3 км, а атмосферное давление на вершине Эвереста составляет примерно 1/4 от показателя на уровне моря.
В стационарных условиях атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается барометрической формулой[10].
Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой:
где: — давление, — ускорение свободного падения, — плотность воздуха, — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты () изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Так как плотность газа зависит от его давления, основное уравнение статики справедливо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха , в котором плотность воздуха почти не изменяется. На практике оно применимо, когда изменение высоты достаточно мало по отношению к приблизительной толщине атмосферы.
Приведение к уровню моря[править | править код]
Многие метеостанции рассылают так называемые «синоптические телеграммы», в которых указывается давление, приведённое к уровню моря (см. КН-01, R). Это делается для того, чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, а также для нужд авиации. Приведённое давление используется также и на синоптических картах.
При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа:
То есть, зная давление и температуру на уровне , можно найти давление на уровне моря .
Вычисление давления на высоте по давлению на уровне моря и температуре воздуха :
где — давление Па на уровне моря [Па];
— молярная масса сухого воздуха, M = 0,029 кг/моль;
— ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;
— универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/моль·К;
— абсолютная температура воздуха, К, , где — температура Цельсия, выражаемая в градусах Цельсия (обозначение: °C);
— высота, м.
На небольших высотах каждые 12 м подъёма уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт. ст. На больших высотах эта закономерность нарушается[5].
Более простые расчёты (без учёта температуры) дают:
где — высота в километрах.
Измерения и расчёт показывают в полном согласии, что при подъёме над уровнем моря на каждый километр давление будет падать на 0,1 долю; то же самое относится и к спуску в глубокие шахты под уровень моря — при опускании на один километр давление будет возрастать на 0,1 своего значения.
Речь идёт об изменении на 0,1 от значения на предыдущей высоте. Это значит, что при подъёме на один километр давление уменьшается до 0,9 (точнее 0,87[прим 1]) от давления на уровне моря.
В ещё более грубом приближении, двукратному изменению давления соответствует изменение высоты на каждые пять километров.
В прогнозах погоды и сводках, распространяемых для населения через интернет и по радио, используется неприведённое давление, то есть, фактическое давление на уровне местности.
См. также[править | править код]
Видеоурок: атмосферное давление
- Фактическая погода
- Атмосфера
- Разгерметизация
Примечания[править | править код]
Источники[править | править код]
Сноски[править | править код]
- ↑ Формула предполагает температуру одинаковой на всех высотах. На самом же деле температура атмосферы меняется с высотой по довольно сложному закону. Тем не менее формула даёт неплохие результаты, и на высотах до 50-100 километров ею можно пользоваться. Так, нетрудно определить, что на высоте Эльбруса — около 5,6 км — давление упадёт примерно вдвое, а на высоте 22 км (рекордная высота подъёма стратостата с людьми) давление упадёт до 50 мм рт. ст.
Литература[править | править код]
- Хргиан А. Х. Физика атмосферы. — 2 изд. — М., 1958.
- Бургесс Э. К границам пространства, пер. с англ.. — М.: Изд. иностранной литературы, 1957. — 223 с.
Ссылки[править | править код]
- Медиафайлы по теме Атмосферное давление на Викискладе
- Атмосферное давление // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890-1907.
- График изменения атмосферного давления при изменении высоты
Источник
Бар (единица измерения) — Bar (unit)
Несистемная единица давления
бар — это метрическая единица для давления , но не является частью Международная система единиц (СИ). Оно определяется как точно равное 100 000 Па (100 кПа) или немного меньше текущего среднего давления на уровне моря (приблизительно 1,013 бар). Согласно барометрической формуле , 1 бар примерно соответствует атмосферному давлению на Земле на высоте 111 метров при температуре 15 ° C.
Полоса и миллибар были введены норвежским метеорологом Вильгельмом Бьеркнесом , который был основоположником современной практики прогнозирования погоды .
Международное бюро (BIPM) перечисляет столбец как одну из «единиц, не относящихся к системе СИ, [которые авторы] могут свободно использовать», но отказался включать ее в число «единиц, не относящихся к системе СИ». Единицы СИ, принятые для использования с СИ ». Панель была официально признана в странах Европейского Союза с 2004 года. Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) не рекомендует ее использование, за исключением » ограниченное использование в метеорологии «и перечисляет его как одну из нескольких единиц, которые» не должны вводиться в областях, где они в настоящее время не используются «. Международный астрономический союз (IAU) также перечисляет его в разделе «Единицы и символы, не относящиеся к системе СИ, дальнейшее использование которых не рекомендуется».
Единицы, полученные из полосы, включают мегабар (символ: мбар ), килобар (символ: кбар ), децибар (символ: дбар ) , сантибар (символ: кбар ) и миллибар (символ: мбар ). Обозначение бар (изб.) , хотя и не рекомендуется различными организациями, представляет собой манометрическое давление , то есть давление в барах выше окружающего или атмосферного давления.
Определение и преобразование
Полоса определяется с помощью производной единицы СИ , паскаль : 1 бар 100 000 Па ≡ 100 000 Н / м.
Таким образом, 1 бар равен:
- 1000000 Ba (barye ) (в cgs единиц );
и 1 бар примерно равен:
- 0,987 атм
- 14,5038 psiабсолютный
- 29,53 дюйм рт. Ст.
- 750,06 мм рт. Ст.
- 750,06 торр
- 1019,72 сантиметра водяного столба (см вод. ст. 2 O).
Примечания:
- 1 миллибар (мбар ) = 1 одна тысячная бар или 1 × 10 бар
- 1 миллибар = 1 гектопаскаль (1 гПа = 100 Па).
Происхождение
Слово «бар» происходит от греческого слова βάρος (барос) , что означает вес . Официальный символ единицы — bar ; более ранний символ b теперь не рекомендуется и конфликтует с использованием b , обозначающего единица измерения barn , но она все еще встречается, особенно как mb (а не собственно mbar ) для обозначения миллибара. Между 1793 и 1795 годами слово бар использовался для единицы веса в ранней версии метрической системы.
Использование
Карта, показывающая атмосферное давление в мбар или гПа
Атмосферное давление воздуха часто указывается в миллибарах, где стандартное атмосферное давление определяется как 1013,25 мбар, 101,325 кПа , 1,01325 бар, что составляет примерно 14,7 фунтов на квадратный дюйм . Несмотря на то, что миллибар не является единицей СИ , метеорологи и метеорологи во всем мире уже давно измеряют давление воздуха в миллибарах, поскольку значения удобны. После появления единиц СИ некоторые метеорологи начали использовать гектопаскали (символ гПа), которые численно эквивалентны миллибарам; по той же причине гектопаскаль в настоящее время является стандартной единицей измерения атмосферного давления в авиации в большинстве стран. Например, служба погоды Environment Canada использует килопаскали и гектопаскали на своих картах погоды. Напротив, американцы знакомы с использованием миллибара в сообщениях США о ураганах и других циклонических штормах.
В пресной воде существует приблизительный числовой эквивалент между изменением давления в децибары и изменение глубины от поверхности воды в метрах . В частности, увеличение на 1 децибар происходит на каждые 1,019716 м увеличения глубины. В морской воде с учетом изменения силы тяжести, широты и аномалии геопотенциала давление может быть преобразовано в метры глубины в соответствии с эмпирической формулой (Технический документ ЮНЕСКО 44, стр. 25). В результате в океанографии .
широко используются децибары. Многие инженеры во всем мире используют полоску как единицу давления, потому что в большей части их работы использование паскаля связано с использованием очень больших чисел. При измерении вакуума и вакуумной техники остаточное давление обычно указывается в миллибарах, хотя торр или миллиметр ртутного столба (мм рт. были исторически обычным явлением.
Ожидается, что инженеры, специализирующиеся на технической безопасности на морских нефтехимических объектах, будут относиться исключительно к взрывным нагрузкам в барах или барах. Штанга — удобная единица измерения давлений, создаваемых низкочастотными взрывами паровых облаков, которые обычно рассматриваются как часть исследований риска аварийной нагрузки.
В автомобильной сфере наддув турбокомпрессора часто описывается в барах за пределами США. Давление в шинах часто указывается в барах.
Unicode содержит символы для «mb» (㏔, U + 33D4) и «bar» (㍴, U + 3374), но они существуют только для совместимости с устаревшими азиатскими кодировками и не предназначены для использования в новые документы.
Килобар, эквивалентный 100 МПа, обычно используется в геологических системах, особенно в экспериментальной петрологии .
«Бар (а)» и «бара» иногда используются для обозначения абсолютного давления и «бар (изб.)» и «бар изб.» для манометрического давления . Такое использование не рекомендуется, и рекомендуется использовать более полные описания, такие как «манометрическое давление 2 бара» или «2 бара».
См. Также
- Атмосферное давление
- Сантиметр водяного столба
- Преобразование единицы
- Метеорология
- Метрический префикс
- Порядки величины (давление)
- Измерение давления
Ссылки
В эту статью включены материалы из статьи Citizendium «Бар (unit) «, который находится под лицензией Creative Commons Attribution-Alike 3.0 Unported License , но не по GFDL .
Внешние ссылки
- Официальный сайт SI: Таблица 8. Единицы, не входящие в систему СИ, принимаются для использования с картой атмосферного давления SI
- правительства США, показывающей атмосферное давление в мбар
единиц давления
| Паскаль | Бар | Техническая атмосфера | Стандартная атмосфера | Торр | Фунт на квадратный дюйм |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (Па) | (бар) | (ат) | (атм) | (торр) | (фунт-сила / дюйм) | |
| 1 Па | ≡ 1 N/m | 10 | 1.0197 × 10 | 9.8692 ×10 | 7.5006 × 10 | 0,000 145 037 737 730 |
| 1 бар | 10 | ≡ 100 кПа ≡ 10 дин / см | 1,0197 | 0,98692 | 750,06 | 14,503 773 773 022 |
| 1 при | 98066,5 | 0,980665 | ≡ 1 кгс / см | 0,967 841 105 354 1 | 735,559 240 1 | 14,223 343 307 120 3 |
| 1 атм | ≡ 101325 | ≡ 1.01325 | 1.0332 | 1 | 760 | 14,695 948 775 514 2 |
| 1 торр | 133,322 368 421 | 0,001 333224 | 0,001 359 51 | 1/760 ≈ 0,001 315 789 | 1 торр ≈ 1 мм рт. Ст. | 0,019 336775 |
| 1 фунт-сила /in | 6894,757 293 168 | 0,068 947 573 | 0,070 306 958 | 0,068 045 964 | 51,714 932 572 | ≡ 1 фунт-сила/in |
Источник
Измерение атмосферного давления: как переводить бар в атмосферы
Физика объясняет давление как величину силы, которая перпендикулярно действует на единицу площади поверхности. Состояние сплошной среды характеризуется именно этой величиной. Она измеряется специальными приборами — манометрами, вакуумметрами, атмосферное давление замеряют с помощью барометра.
Атмосфера и бар — термины, известные большинству. Эти величины являются измерителями давления любого типа — воды в кранах, воздуха в колесах. Но вряд ли многие смогут определить, сколько единиц одной величины измерения содержится в другой. Это происходит, потому что в повседневной жизни эти величины считают равными, а полученную разницу считают погрешностью. Но одинаковые ли на самом деле по значению эти единицы измерения? Точные расчеты с помощью калькуляторов или ученых-физиков помогут с этим определиться.
Атмосфера и ее особенности
Этп понятие не входит в Международную систему единиц измерения. Приблизительное значение — это атмосферное давление на уровне мирового океана. Величина измерения делится на две единицы — техническую и физическую. Техническая (ат) — это перпендикулярное равномерное силовое давление на один квадратный сантиметр площади с ровной поверхностью. В физике одна эта единица равняется 98 066,5 паскаля.
Стандартную единицу измерения называют также нормальной или физической. Ее обозначение — атм. Физической называют давление ртутного столба, высота которого составляет 760 миллиметров, при нулевой температуре и нормальной плотности ртути. Одна нормальная атмосфера равняется 101325 паскалям или 1,033 технической единицы.
Почему единицы измерения обозначаются именно таким образом? В античные времена термин «ата» означал абсолютное значение, а «ати» — избыток. Соответственно, так обозначается абсолютное и избыточное давление. Под избыточным понимают разницу между атмосферным и абсолютным в том случае, когда атмосферное меньше абсолютного. Разрежение, или вакуум, — это разница между абсолютным и атмосферным давлением в ситуации, когда абсолютное меньше атмосферного.
Понятие второй величины измерения
Сам термин «бар» произошел из греческого языка. Дословный его перевод — «тяжесть». В основном барами измеряют напор жидкости. Давление атмосферы рассчитывается в миллибарах. В физике это понятие имеет два значения:
- Общепринятая величина для измерения давления в системе единиц физики под названием СГС — сантиметр, грамм, секунда. В этом случае один бар равен отношению одного дина (единица измерения силы) к квадратному сантиметру.
- Второе название термина — стандартная атмосфера. Это внесистемное метеорологическое понятие. Одна такая единица в этом варианте равняется отношению 106 дин к сантиметру квадратному (в системе измерения СГС).
Разница между единицами атмосферы
Понять разницу между баром и атмосферой можно исходя из разницы между величинами измерения. Физическая атмосфера — это давление, которое присутствует на высоте уровня моря при нормальном ускорении свободного падения и нулевой температуре. Ее значение не превышает 101 325 паскалей.
Техническая величина — перпендикулярное давление на поверхность площадью в один квадратный сантиметр. В паскалях эта величина составляет 98 006,5. Разница между двумя единицами несущественна — не превышает трех процентов.
Из-за большого количества понятий и величин люди путаются в измерениях давления. Для того чтобы не вычислять значения до сотых или тысячных частиц, в повседневной жизни принято приравнивать одну единицу измерения к другой. Но при более точном переводе можно получить разные значения. Так как же правильно перевести бары в атмосферы?
Соотношение двух величин
Легче всего для точного перевода воспользоваться калькулятором в режиме онлайн. Но можно запомнить значение величин и их соотношение. В метеорологии считается, что в одном баре содержится 0,98692 стандартной атмосферы. Во всех остальных сферах используется перевод в техническую единицу измерения: один бар равняется 1,0197 атм.
Перевод бар в атмосферы подразумевает отношение заданного количества первой величины к числу 0, 98692 при переводе в физическую атмосферу и к 1,0197 — в техническую. К примеру, необходимо перевести давление, равное 7 бар, в нормальную атмосферу: 7/0,98692 = 7,093 атм.
Хотя разница не является существенной, но при расчетах большого количества бар ошибка будет значительной, что в производственной сфере может привести к нежелательным последствиям. При необходимости получения точных значений лучше использовать специальные калькуляторы для того, чтобы перевести бары в атмосферы и наоборот. Чаще всего понятие «бар» встречается при измерении давления:
- в отопительных котлах;
- в приборах, которые работают на жидкостях.
Видео
Из этого видео вы узнаете о единицах измерения давления.
Источник