На какой высоте давление воздуха составляет
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
.
Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå îáóñëàâëèâàåòñÿ âåñîì âîçäóõà. 1 ì³ âîçäóõà âåñèò 1,033 êã. Íà êàæäûé ìåòð ïîâåðõíîñòè çåìëè ïðèõîäèòñÿ äàâëåíèå âîçäóõà ñèëîé 10033 êã. Ïîä ýòèì ïîäðàçóìåâàåòñÿ ñòîëá âîçäóõà âûñîòîé îò óðîâíÿ ìîðÿ äî âåðõíèõ ñëîåâ àòìîñôåðû. Åñëè ñðàâíèòü åãî ñî ñòîëáîì âîäû, òî äèàìåòð ïîñëåäíåãî èìåë áû âûñîòó âñåãî 10 ìåòðîâ. Òî åñòü, àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ñîçäàåòñÿ ñîáñòâåííîé ìàññîé âîçäóõà. Âåëè÷èíà àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ íà åäèíèöó ïëîùàäè ñîîòâåòñòâóåò ìàññå âîçäóøíîãî ñòîëáà, íàõîäÿùåãîñÿ íàä íåþ.  ðåçóëüòàòå óâåëè÷åíèÿ âîçäóõà â ýòîì ñòîëáå ïðîèñõîäèò ðîñò äàâëåíèÿ, à ïðè óìåíüøåíèè âîçäóõà — ïàäåíèå. Íîðìàëüíûì àòìîñôåðíûì äàâëåíèåì ñ÷èòàåòñÿ äàâëåíèå âîçäóõà ïðè t 0°Ñ íà óðîâíå ìîðÿ íà øèðîòå 45°.  ýòîì ñëó÷àå àòìîñôåðà äàâèò ñ ñèëîé 1,033 êã íà êàæäûé 1 ñì² ïëîùàäè çåìëè. Ìàññà ýòîãî âîçäóõà óðàâíîâåøèâàåòñÿ ðòóòíûì ñòîëáèêîì âûñîòîé 760 ìì. Íà ýòîé âçàèìîñâÿçè è èçìåðÿåòñÿ àòìîñôåðíîå äàâëåíèå. Îíî èçìåðÿåòñÿ â ìèëëèìåòðàõ ðòóòíîãî ñòîëáà èëè ìèëëèáàðàõ(ìá), à òàê æå â ãåêòîïàñêàëÿõ. 1ìá = 0,75 ìì ðò.ñò., 1 ãÏà = 1 ìì.
Èçìåðåíèå àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ.
Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå èçìåðÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ áàðîìåòðîâ. Îíè áûâàþò äâóõ òèïîâ.
1. Ðòóòíûé áàðîìåòð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñòåêëÿííóþ òðóáêó, êîòîðàÿ çàïàÿíà ñâåðõó, à îòêðûòûì êîíöîì ïîãðóæåíà â ìåòàëëè÷åñêóþ ÷àøó ñ ðòóòüþ. Ðÿäîì ñ òðóáêîé êðåïèòñÿ øêàëà, ïîêàçûâàþùàÿ èçìåíåíèå äàâëåíèÿ. Íà ðòóòü äåéñòâóåò äàâëåíèå âîçäóõà, êîòîðîå ñâîèì âåñîì óðàâíîâåøèâàåò ñòîëáèê ðòóòè â ñòåêëÿííîé òðóáêå. Âûñîòà ðòóòíîãî ñòîëáà ìåíÿåòñÿ ïðè èçìåíåíèè äàâëåíèÿ.
2. Ìåòàëëè÷åñêèé áàðîìåòð èëè àíåðîèä ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ãîôðèðîâàííóþ ìåòàëëè÷åñêóþ êîðîáêó, êîòîðàÿ ãåðìåòè÷íî çàêðûòà. Âíóòðè ýòîé êîðîáêè íàõîäèòñÿ ðàçðåæåííûé âîçäóõ. Èçìåíåíèå äàâëåíèÿ çàñòàâëÿåò êîëåáàòüñÿ ñòåíêè êîðîáêè, âäàâëèâàÿñü èëè âûïÿ÷èâàÿñü. Ýòè êîëåáàíèÿ ñèñòåìîé ðû÷àãîâ çàñòàâëÿþò ñòðåëêó ïåðåìåùàòüñÿ ïî øêàëå ñ äåëåíèÿìè.
Ñàìîïèøóùèå áàðîìåòðû èëè áàðîãðàôû ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ çàïèñè èçìåíåíèé àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ. Ïåðî óëàâëèâàåò êîëåáàíèå ñòåíîê àíåðîèäíîé êîðîáêè è ÷åðòèò ëèíèþ íà ëåíòå áàðàáàíà, êîòîðûé âðàùàåòñÿ âîêðóã ñâîåé îñè.
Êàêèì áûâàåò àòìîñôåðíîå äàâëåíèå.
Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå íà çåìíîì øàðå èçìåíÿåòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ. Åãî ìèíèìàëüíàÿ âåëè÷èíà — 641,3 ìì ðò.ñò èëè 854 ìá áûëà çàðåãèñòðèðîâàíà íàä Òèõèì îêåàíîì â óðàãàíå «Íåíñè», à ìàêñèìàëüíàÿ — 815,85 ìì ðò.ñò. èëè 1087 ìá â Òóðóõàíñêå çèìîé.
Äàâëåíèå âîçäóõà íà çåìíóþ ïîâåðõíîñòü èçìåíÿåòñÿ ñ âûñîòîé. Ñðåäíåå çíà÷åíèå àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ íàä óðîâíåì ìîðÿ — 1013 ìá èëè 760 ìì ðò.ñò. ×åì áîëüøå âûñîòà, òåì ìåíüøå àòìîñôåðíîå äàâëåíèå, òàê êàê âîçäóõ ñòàíîâèòñÿ âñå áîëåå ðàçðåæåííûì.  íèæíåì ñëîå òðîïîñôåðû äî âûñîòû 10 ì îíî ñíèæàåòñÿ íà 1 ìì ðò.ñò. íà êàæäûå 10 ì èëè íà 1 ìá íà êàæäûå 8 ìåòðîâ. Íà âûñîòå 5 êì îíî ìåíüøå â 2 ðàçà, 15 êì — â 8 ðàç, 20 êì — â 18 ðàç.
 ñâÿçè ñ ïåðåìåùåíèåì âîçäóõà, èçìåíåíèåì òåìïåðàòóðû, ñìåíîé âðåìåíè ãîäà àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ïîñòîÿííî ìåíÿåòñÿ. Äâàæäû çà ñóòêè, óòðîì è âå÷åðîì, îíî ïîâûøàåòñÿ è ñòîëüêî æå ðàç ïîíèæàåòñÿ, ïîñëå ïîëóíî÷è è ïîñëå ïîëóäíÿ.  òå÷åíèå ãîäà èç-çà õîëîäíîãî è óïëîòíåííîãî âîçäóõà çèìîé àòìîñôåðíîå äàâëåíèå èìååò ìàêñèìàëüíóþ âåëè÷èíó, à ëåòîì — ìèíèìàëüíóþ.
Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ïîñòîÿííî ìåíÿåòñÿ è ðàñïðåäåëÿåòñÿ ïî ïîâåðõíîñòè çåìëè çîíàëüíî. Ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà íåðàâíîìåðíîãî ïðîãðåâàíèÿ Ñîëíöåì çåìíîé ïîâåðõíîñòè. Íà èçìåíåíèå äàâëåíèÿ âëèÿåò ïåðåìåùåíèå âîçäóõà. Òàì, ãäå âîçäóõà ñòàíîâèòñÿ áîëüøå, äàâëåíèå âûñîêîå, à òàì, îòêóäà âîçäóõ óõîäèò — íèçêîå. Âîçäóõ, ïðîãðåâøèñü îò ïîâåðõíîñòè, ïîäíèìàåòñÿ ââåðõ è äàâëåíèå íà ïîâåðõíîñòü ïîíèæàåòñÿ. Íà âûñîòå âîçäóõ íà÷èíàåò îõëàæäàòüñÿ, óïëîòíÿåòñÿ è îïóñêàåòñÿ íà áëèçëåæàùèå õîëîäíûå ó÷àñòêè. Òàì âîçðàñòàåò àòìîñôåðíîå äàâëåíèå. Ñëåäîâàòåëüíî, èçìåíåíèå äàâëåíèÿ îáóñëàâëèâàåòñÿ ïåðåìåùåíèåì âîçäóõà â ðåçóëüòàòå åãî íàãðåâàíèÿ è îõëàæäåíèÿ îò çåìíîé ïîâåðõíîñòè.
Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå â ýêâàòîðèàëüíîé çîíå ïîñòîÿííî ïîíèæåíî, à â òðîïè÷åñêèõ øèðîòàõ — ïîâûøåíî. Ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà ïîñòîÿííî âûñîêèõ òåìïåðàòóð âîçäóõà íà ýêâàòîðå. Íàãðåòûé âîçäóõ ïîäíèìàåòñÿ è óõîäèò â ñòîðîíó òðîïèêîâ.  Àðêòèêå è Àíòàðêòèêå ïîâåðõíîñòü çåìëè âñåãäà õîëîäíàÿ, à àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ïîâûøåíî. Åãî îáóñëàâëèâàåò âîçäóõ, êîòîðûé ïðèõîäèò èç óìåðåííûõ øèðîò.  ñâîþ î÷åðåäü â óìåðåííûõ øèðîòàõ èç-çà îòòîêà âîçäóõà ôîðìèðóåòñÿ çîíà ïîíèæåííîãî äàâëåíèÿ. Òàêèì îáðàçîì, íà Çåìëå ñóùåñòâóþò äâà ïîÿñà àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ — ïîíèæåííûé è ïîâûøåííûé. Ïîíèæåííûé íà ýêâàòîðå è â äâóõ óìåðåííûõ øèðîòàõ. Ïîâûøåííûé íà äâóõ òðîïè÷åñêèõ è äâóõ ïîëÿðíûõ. Îíè ìîãóò íåìíîãî ñìåùàòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò âðåìåíè ãîäà âñëåä çà Ñîëíöåì â ñòîðîíó ëåòíåãî ïîëóøàðèÿ.
Ïîëÿðíûå ïîÿñà âûñîêîãî äàâëåíèÿ ñóùåñòâóþò âåñü ãîä, îäíàêî, ëåòîì îíè ñîêðàùàþòñÿ, à çèìîé, íàîáîðîò, ðàñøèðÿþòñÿ. Êðóãëûé ãîä îáëàñòè ïîíèæåííîãî äàâëåíèÿ ñîõðàíÿþòñÿ áëèç Ýêâàòîðà è â þæíîì ïîëóøàðèè â óìåðåííûõ øèðîòàõ. Â ñåâåðíîì ïîëóøàðèè âñå ïðîèñõîäèò ïî-äðóãîìó. Â óìåðåííûõ øèðîòàõ ñåâåðíîãî ïîëóøàðèÿ äàâëåíèå íàä ìàòåðèêàìè ñèëüíî ïîâûøàåòñÿ è ïîëå íèçêîãî äàâëåíèÿ êàê áû «ðàçðûâàåòñÿ»: ñîõðàíÿåòñÿ îíî òîëüêî íàä îêåàíàìè â âèäå çàìêíóòûõ îáëàñòåé ïîíèæåííîãî àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ — Èñëàíäñêîãî è Àëåóòñêîãî ìèíèìóìîâ. Íàä ìàòåðèêàìè, ãäå çàìåòíî ïîâûñèëîñü äàâëåíèå, îáðàçóþòñÿ çèìíèå ìàêñèìóìû: Àçèàòñêèé (Ñèáèðñêèé) è Ñåâåðî-Àìåðèêàíñêèé (Êàíàäñêèé). Ëåòîì ïîëå ïîíèæåííîãî äàâëåíèÿ â óìåðåííûõ øèðîòàõ ñåâåðíîãî ïîëóøàðèÿ âîññòàíàâëèâàåòñÿ. Ïðè ýòîì íàä Àçèåé ôîðìèðóåòñÿ îáøèðíàÿ îáëàñòü ïîíèæåííîãî äàâëåíèÿ. Ýòî — Àçèàòñêèé ìèíèìóì.
 ïîÿñå ïîâûøåííîãî àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ — òðîïèêàõ — ìàòåðèêè íàãðåâàþòñÿ ñèëüíåå îêåàíîâ è äàâëåíèå íàä íèìè íèæå. Èç-çà ýòîãî íàä îêåàíàìè âûäåëÿþò ñóáòðîïè÷åñêèå ìàêñèìóìû:
- Ñåâåðî-Àòëàíòè÷åñêèé (Àçîðñêèé);
- Þæíî-Àòëàíòè÷åñêèé;
- Þæíî-Òèõîîêåàíñêèé;
- Èíäèéñêèé.
Íåñìîòðÿ íà êðóïíîìàñøòàáíûå ñåçîííûå èçìåíåíèÿ ñâîèõ ïîêàçàòåëåé, ïîÿñà ïîíèæåííîãî è ïîâûøåííîãî àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ Çåìëè — îáðàçîâàíèÿ äîâîëüíî óñòîé÷èâûå.
Источник
Зависимость давления воздуха от высоты
Многие люди, особенно альпинисты, пастухи на горных пастбищах, знают, что с увеличением высоты уменьшается давление воздуха. Становится трудно дышать, невозможно сварить горячую пищу, чай. Естественно, появляется вопрос: почему давление воздуха уменьшается с высотой? Рассмотрим решение этого вопроса.
Что такое воздух? Воздух — это бесцветная смесь различных газов, составляющих атмосферу нашей планеты. Основными газами, из которых состоит воздух, являются азот (78 %), кислород (21 %), аргон (0,9 %), углекислый газ (0,03 %) и другие. С точки зрения физики поведение воздуха при существующих условиях на Земле подчиняется законам идеального газа. Согласно этой модели молекулы и атомы газа не взаимодействуют друг с другом, расстояния между ними огромные по сравнению с их размерами, а скорости движения при комнатной температуре по расчетам по молекулярно-кинетической теории газов составляют порядка 460 м/с.
Что такое «давление» с физической точки зрения.
Под давлением воздуха понимают силу, с которой воздушный столб давит на поверхность. В физике она измеряется в паскалях (Па). 1 Па означает, что сила в 1 ньютон (Н) перпендикулярно приложена к поверхности площадью 1 м2. Поэтому давление 1 Па — это очень маленькое давление. На уровне моря давление воздуха составляет примерно 0,1 МПа (точнее -101 325 Па), что соответствует давлению 1 атмосфера. Это значит, что на площадку 1 см2 воздух давит с силой 1 кгс, а на площадку 1 м2 — 100 х 100 =10’000 кгс = 10 тонно-силы (или 100 кН)! Это очень много, но человек ее не ощущает, так как внутри него каждая клетка создает аналогичное противодавление. Последний факт говорит о том, что давление атмосферы с разных сторон на человека взаимно компенсируется.
Кстати, если внезапно возле человека убрать давление воздуха, то он взорвется! По настоящему. По этой причине водолазы с большой глубины должны подниматься достаточно медленно, чтобы жидки составляющие организма (например, кровь) не вскипели.
Зависимость давления от высоты
Атмосферу около нашей планеты существует за счет земной гравитации. Эти же силы являются виновниками падения давления воздуха с увеличением высоты. Но не только земное притяжение приводит к уменьшению давления. Снижение температуры тоже вносит свой вклад. Основная причина, по которой изменяется давление с высотой, заключается в том, что на каждый последующий слой воздуха давит меньшее количество воздуха. На поверхности Земли давлению в 1 атм. Соответствует тот факт, что весь столб воздуха площадью в 1 см2 от поверхности Земли и до далекого космоса весит 1 кг. Для расчета изменения давления воздуха с высотой можно использовать гидростатическую формулу зависимости давления от глубины (высоты). Изменение этого давления можно определить по формуле
dP = -ρ * g * dh, (1)
где: dP — величина изменения давления при изменении высоты на dh,
ρ — плотность воздуха,
g — ускорение свободного падения.
Из уравнения состояния идеального газа можно получить, что
ρ = P * m / (k * T), (2)
где m — масса 1 молекулы,
T — его температура,
k — постоянная Больцмана.
Объединяя две приведенные выше формулы и решая полученное уравнение относительно давления и высоты, можно получить следующую формулу:
Ph = P₀ * e^[-m*g*h/(k*T)], (3)
где Ph и P₀ — давление на высоте h и на высоте уровня моря, соответственно,
P₀ = 101 325 Па,
g = 9,8 м/с² ,
k = 1,38*10^-23 Дж/К,
m = 4,817*10^-26 кг (с учетом молярной массы воздуха 29 г/моль),
^ — знак возведения в степень.
Подставляя известные значения в (3):
m * g / k =4,817*10^-26 кг*9,8 м/с² / 1,38*10^-23 Дж/К = 34,2 *10^-3 = 0,0342,
ее можно переписать в окончательном виде:
Ph = P₀ *e-m*g*h/(k*T) → 101 325 * e^-0,0342*h/T (4)
Полученное выражение может использоваться для расчетов зависимости атмосферного давления от высоты и температуры (постоянной на любой высоте) называется барометрической формулой. Для примера рассчитаем давление воздуха на вершине горы Джомолунгма (или — Эверест) в Китае на Гималайских горах на высоте 8848 м.
Для решения задачи воспользуемся формулой (4) зависимости давления от высоты. Для расчетов примем следующие значения неизвестных параметров:
T = 293 K (20 ℃),
h = 8848 м,
Подставляя эти числа в (4), получаем:
Ph = 101 325 *e^-0,0342*8848/293 = 101 325 *e^-1,0327 = 36076 Па, (5)
Это значение почти в три раза меньше, чем на уровне поверхности моря.
Ссылка на мою статью Как написать формулы в статье на Дзен?
Мои странички на Дзен: https://zen.yandex.ru/id/5e036c95fc69ab00aecfe6e9
Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите «Искать в …», далее — «Yandex». Если это текстовая ссылка — выделите ее, нажмите правую клавишу мыши, выберите «перейти …». Все! О-ля-ля!
Если вам понравилась статья, то поставьте «лайк» и подпишитесь на канал! Если не понравилась — все равно комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!
Источник