По какой формуле рассчитывается атмосферное давление

Как с высотой изменяется атмосферное давление. Формула, график

Не все знают, что на разной высоте давление атмосферы отличается. Существует даже специальный прибор для измерения и давления, и высоты. Называется он барометр-альтиметр. В статье мы подробно изучим, как с высотой изменяется атмосферное давление и при чем тут плотность воздуха. Рассмотрим эту зависимость на примере графика.

Давление атмосферы на разных высотах

Атмосферное давление зависит от высоты. При ее увеличении на 12 м давление уменьшается на 1 мм ртутного столба. Этот факт можно записать с помощью такого математического выражения: ∆h/∆P=12 м/мм рт. ст. ∆h — это изменение высоты, ∆P — изменение атмосферного давления при изменении высоты на ∆h. Что из этого следует?

Из формулы видно, как с высотой изменяется атмосферное давление. Значит, если мы поднимемся на 12 м, то АД уменьшится на 12 мм ртутного столба, если на 24 м — то на 2 мм ртутного столба. Таким образом, измеряя атмосферное давление, можно судить о высоте.

Миллиметры ртутного столба и гектопаскали

В некоторых задачах давление выражается не в миллиметрах ртутного столба, а в паскалях или гектопаскалях. Запишем вышеприведенное соотношение для случая, когда давление выражено в гектопаскалях. 1 мм рт. ст. =133,3 Па =1,333 гПа.

Теперь выразим соотношение высоты и атмосферного давления не через миллиметры ртутного столба, а через гектопаскали. ∆h/∆P=12 м/1,333 гПа. После вычисления получим: ∆h/∆P=9 м/гПа. Выходит, что когда мы поднимаемся на 9 метров, то давление уменьшается на один гектопаскаль. Нормальное давление — это 1013 гПа. Округлим 1013 до 1000 и примем, что на поверхности Земли именно такое АД.

Если мы поднимаемся на 90 м, как с высотой изменяется атмосферное давление? Оно уменьшается на 10 гПа, на 90 м — на 100 гПа, на 900 м — на 1000 гПа. Если на земле давление в 1000 гПа, а мы поднялись на 900 м вверх, то атмосферное давление стало нулевым. Так что, получается что атмосфера заканчивается на девятикилометровой высоте? Нет. На такой высоте есть воздух, там летают самолеты. Так в чем же дело?

Связь плотности воздуха и высоты. Особенности

Как с высотой изменяется атмосферное давление вблизи поверхности Земли? На этот вопрос уже ответила картинка выше. Чем больше высота, тем меньше плотность воздуха. Покуда мы находимся недалеко от поверхности земли, изменение плотности воздуха незаметно. Поэтому на каждую единицу высоты давление уменьшается примерно на одно и тоже значение. Два записанные нами ранее выражения нужно воспринимать как правильные, только если мы находимся недалеко от поверхности Земли, не выше 1-1,5 км.

График, показывающий как атмосферное давление изменяется с высотой

Теперь перейдем к наглядности. Построим график зависимости давления атмосферы от высоты. При нулевой высоте P=760мм рт. ст. Из-за того, что с ростом высоты давление уменьшается, атмосферный воздух будет менее сжат, его плотность станет меньше. Поэтому на графике зависимость давления от высоты не будет описываться прямой линией. Что это значит?

Как с высотой изменяется атмосферное давление? Над поверхностью земли? На высоте 5,5 км оно уменьшается в 2 раза (Р/2). Оказывается, что если мы поднимемся еще на такую же высоту, то есть на 11 км, давление уменьшится еще вдвое и будет равно Р/4 и т. д.

Соединим точки, и мы увидим, что график — это не прямая, а кривая. Почему, когда мы записывали соотношение зависимости, складывалось впечатление, что на высоте 9 км атмосфера заканчивается? Мы считали, что график является прямой на любых высотах. Это было бы так, если бы атмосфера была жидкой, то есть если бы ее плотность была постоянной.

Важно понимать, что этот график является лишь фрагментом зависимости на малых высотах. Ни на какой точке этой линии давление не снижается до нуля. Даже в глубоком космосе существуют молекулы газов, которые, правда, не имеют отношение к земной атмосфере. Ни в одной точке Вселенной не существует абсолютного вакуума, пустоты.

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

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

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:

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.

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

Атмосферное давление

Собственный вес столба воздуха создает атмосферное давление, которое уменьшается по мере удаления от поверхности Земли.

Вблизи земной поверхности: При подъеме на каждые 8 м атмосферное давление падает на 100 Па = 1 мбар.

Если предположить, что температура воздуха с высотой не меняется, то атмосферное давление уменьшается с высотой по экспоненциальному закону.

то для высот примерно до 100 км давление (при постоянной температуре) рассчитывается по формуле

Если давление у поверхности Земли p = pн = 101.325 кПа (до 1980 г. — 760 мм рт. ст.) и температура воздуха на любой высоте равна 0°С, то из формулы следует:

где высота h выражена в километрах.

Формула (1) называется барометрической формулой высоты. При точных вычислениях атмосферного давления следует учитывать понижение температуры воздуха по мере увеличения высоты.

При pн = 101.325 кПа (среднегодовое значение атмосферного давления на уровне моря) и t = 15°С (среднегодовое значение температуры на уровне моря) для высот до 11 000 м (тропосфера) следует пользоваться международной формулой:

где давление выражено в килопаскалях, высота h — в километрах, или

где плотность выражена в кг/м 3 , высота — в километрах.

Атмосферное давление зависит от места измерения, температуры воздуха и погоды. На уровне моря среднегодовое атмосферное давление составляет pн = 1013.25 мбар = 101,325 кПа (нормальное давление) при среднегодовой температуре 15°С.

Источник

Урок в 6-м классе по теме: «Атмосферное давление»

Разделы: География

Цели и задачи: продолжить формирование знаний и представлений об атмосфере; разобрать с учащимися новые понятия и определения; рассмотреть виды, величину, причины изменения и способы измерения Ат. Д.; доказать учащимся существование Ат. Д.; показать интеграцию с биологией – растения-барометры; формировать умение обобщать, выделять главное, проводить аналогию, выявлять причинно-следственные связи; приобщать к географическим терминам, формировать сознательную дисциплину.

Форма урока: беседа, демонстрация опыта, доказывающего существование Ат. Д (лист бумаги и стакан с водой). Решение практических задач по Ат. Д.

Тип урока: объяснение нового материала.

Оборудование: барометр-анероид, стакан с водой, лист бумаги, учебник, атлас для 6 класса.

Термины и понятия: Ат. Д., нормальное давление, барометр ртутный, барометр-анероид.

Имена: Эванджелист Торричелли

Методы: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, проблемный.

1. Организацонный момент.

2. Новая тема после практической работы.

Всякое вещество имеет свой вес и массу и даже воздух. Воздух оказывает давление на все предметы, с которыми соприкасается, например, опыт со стаканом воды и листом бумаги.

Масса 1м 3 воздуха над уровнем моря равна 1 кг 300 г

Если взять столб воздуха от земной поверхности до верхней границы атмосферы, то окажется, что на 1см 2 поверхности, воздух давит с такой же силой, как гиря массой 1 кг 33 г (1 м 2 =10 000 см 2 x 1,33 =13 300 кг (13 т 300 кг)

Давайте попробуем вычислить давление, оказываемое атмосферой на вашу ладонь.

Площадь ладони равна 60 см 2 x 1,33 кг = 79,8 кг

Ребята, а почему мы или другие живые организмы не ощущаем давление, которое давит на нас? (Т.к. оно уравновешивается внутренним давлением, существующим внутри человеческого организма). Вот мы с вами и подошли к определению – Атмосферное давление – это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и все находящиеся на ней предметы ( записать в тетради ).

А кто же измерил и установил что такое атмосферное давление?

В XVII в. Итальянский учёный Э. Торричелли доказал, что атмосферное давление существует.

Он провёл такой опыт: Взял трубку высотой 1 м, с одного конца запаял и налил ртуть (это жидкий ядовитый металл Нg) перевернул трубку в чашу с ртутью и открыл, часть ртути вылилась, а часть осталась в трубке. Если Атм. Д. ослабеет, то ртуть ещё немного выльется, если повыситься, то столбик ртути поднимется.

Что же мешало ртути вылиться полностью? (Давление воздуха давит на ртуть в чашке и не даёт ртути вылиться) что и показал опыт со стаканом с водой.

Сейчас обратимся к учебнику стр. 144

Установлено, что нормальным Атм. Д. является 760 мм рт.ст. на уровне моря у параллели 45° (рис. 72) записать в тетрадь.

Чем же измеряют Атм. Д.?

Барометр (ртутный) от греческого барос-тяжесть, метрео-измеряю. Используется на всех метеорологических станциях, где помимо ещё установлен и барограф (графо-пишу).

Анероид (без жидкости) коробочка, из которой выкачан воздух. Если давление увеличивается, коробочка сжимается, если уменьшается, коробочка расширяется, стрелка показывает изменение её объёма.

Если Атм. Д. понижается – то это к

(к дождю)

Если повышается – то это к

(к ясной погоде)

Но как же происходит изменение атмосферного давления?

Давайте ещё раз обратимся к рис. 72

Вывод: значит с высотой давление будет понижаться . А через сколько метров?

С высотой воздух становится менее плотным, кислород в нём уменьшается, дышать становится труднее. Поэтому, когда человек поднимается в горы уже на высоте 300 м, начинает чувствовать себя плохо – появляется отдышка, головокружение, кровотечение из носа.

Через каждые 10,5 м Атм. Д. понижается на 1 мм рт. ст.

Атмосферное давление изменяется и от температуры . Тёплый воздух легче (расширяется) – Атм.Д. – низкое; холодный воздух тяжелее (сжимается) Атм. Д. – высокое.

В природе существуют растения, которые могут чувствовать изменение Атм.Д. и предсказывать погоду (клевер, фиалка, горицвет, полевой вьюнок, белая кувшинка – “Занимательная биология” стр. 83; репродукции цветов взять у учителя биологии).

Где вам может пригодиться изучаемый сейчас на уроке материал? (Ответы учеников).

а) холодная погода – повышается Атм. Д.

б) тёплая погода – понижается Атм. Д.

Вопрос № 5. Высота г. Казань по атласу 200 м; широта 54,5° с.ш. Необходимо узнать какое давление в г. Казань? 200 м / 10,5 м = 19,04 мм; 760 мм – 19,04 =741 мм рт.ст.

Задача: У подножия горы на высоте 2300 м над уровнем океана давление воздуха равно 756 мм, а на вершине горы в то же самое время 720 мм. Определите относительную и абсолютную высоту горы?

756 мм – 720 мм = 36мм x 10,5 м = 478 м (относительная высота)

478 м + 200 м = 678 м (абсолютная высота)

Рисунок №1

Задача: Если у подножия горы давление 760 мм, то какое давление будет на высоте 336 м?

336 м / 10,5 м = 32 мм;

760 мм – 32 мм = 728 мм рт.ст.

4. Домашнее задание: § 38 вопрос №3; №4

Источник

Что такое атмосферное давление?

В целом, это вес воздуха над вами. Точнее, давление толщи воздуха на поверхность Земли.

Если вы, например, взлетите на самолете, то воздуха над вами станет меньше. Поэтому давление с высотой уменьшается.

На Земле давление меняется из-за того, что неравномерно прогрет воздух.

Атмосферное давление – это давление веса воздуха на какую-то точку. Если воздух становится легче, то и давление на эту точку меньше.

Чем теплее воздух, тем он более легкий. Поэтому чем теплее воздух, тем меньше атмосферное давление.

А если воздух становится холоднее – то и давление увеличивается.

Почему теплый воздух более легкий?

При нагревании скорость движения молекул увеличивается => молекулы разлетаются на большее расстояние друг от друга => плотность нагретого воздуха становится меньше. Так как вес напрямую зависит от плотности, то чем меньше плотность, тем меньше вес.

Как измеряют давление

Атмосферное давление измеряют с помощью барометра. Классический ртутный барометр сделан как стеклянная трубка высотой около одного метра. Один конец открыт, другой герметизирован. Труба заполнена ртутью и установлена вверх дном в контейнере.

Когда вес ртути меньше атмосферного давления – уровень ртути в трубке поднимается, что означает высокое давление.

Когда вес ртути превышает атмосферное, уровень ртути падает. Это низкое давление.

Более современный барометр – анероидный. Он напоминает компас или часы.

Внутри анероидного барометра установлен небольшой гибкий металлический полый ящик, из которого выкачан воздух. Из-за того, что внутри ящика вакуум, небольшие изменения внешнего давления воздуха заставляют его стенки расширяться или сжиматься.

Движение стенок этого ящика отражается на рычагах, которые, в свою очередь, перемещают иглу. Эта игла и отображает данные об изменении давления на циферблате барометра.

Барометры часто оснащены «запоминающей иглой». Вы сами устанавливаете ее на текущем показателе давления. При следующей проверке будет видно, что произошло с давлением.

Сегодня мы не будем разбирать, что такое миллибары или паскали, пока что достаточно будет запомнить:

Нормальное значение атмосферного давления на уровне моря – это 760 мм ртутного столба, или 1013 миллибар, или 1013 Гектопаскалей.

Прогноз погоды с помощью барометра

Если вы знаете показатели атмосферного давления, то можете прогнозировать погоду на ближайшие 12-24 часа. Если давление изменилось хотя бы на четверть Гектопаскаля, то уже следует ожидать перемен в погоде.

• Области высокого давления предвещают ясное небо и спокойную погоду.

Если на улице пасмурно, то резкий подъем давления говорит о том, что погода скоро станет солнечной.

• А вот в областях низкого давления лучше растут облака, чаще выпадают осадки.

Если на улице солнечная погода, а график давления показывает резкое падение, то будет дождь, либо густая облачность.

Быстрое падение давления (более 3 Гектопаскалей за 3 часа) означает, что следует ожидать шторма. Чем быстрее падает давление, тем скорее ухудшается погода.

Атмосферное давление и ветер

Воздушные массы всегда стремятся переместиться из областей с более высоким давлением в области с более низким. Это движение воздуха относительно земной поверхности мы и называем ветром.

Перепад давления — единственное, что придает воздуху ускорение. Чем быстрее меняется давление от места к месту, тем больше скорость ветра. Все другие силы, например, трение — только снижают скорость ветра и/или меняют его направление.

Если давление резко меняется, стоит ожидать усиление ветра.

Источник

задачи по теме Атмосфера 6 класс
учебно-методический материал по географии (6 класс) по теме

задачи по теме Атмосфера 6 класс

Скачать:

Предварительный просмотр:

ЗАДАЧИ по теме А Т М О С Ф Е Р А

1.Высота вашего населенного пункта – 2000 м над уровнем моря. Высчитайте атмосферное давление на данной высоте.

На какую высоту поднялся самолет, если за его бортом температура -30 гр С, а у поверхности Земли +12 гр.С ?

2.Летчик поднялся на высоту 2 км .Каково атмосферное давление воздуха на этой высоте, если у поверхности Земли оно равнялось 750 мм рт ст?

Какова высота горы, если у ее подножия температура +26 гр.С, а на вершине -10 гр. С ?

3.Какова высота горы, если у подножия атмосферное давление 765 мм рт ст, а на вершине 720 мм рт ст ?

Какова температура воздуха на Памире, если в июле у подножия она составляет +36 гр.С? Высота Памира 6 км.

4.На вершине горы высотой 3,5 км барометр показывал 720 мм рт ст . Каково давление у подножия ?

На высоте 8 км температура равна -18 гр.С. Какова в это время температура у поверх-

5.Шахта глубиной 200 м, на поверхности атмосферное давление 752 мм рт ст. Найти давление на дне шахты.

Будет ли лежать снег на вершине горы Килиманджаро (высота 5895 м), если температура воздуха у ее подножия +25 гр.С?

6. На дне шахты барометр зафиксировал давление 780 мм рт ст, у поверхности земли – 760 мм рт ст. Найти глубину шахты.

В каком направлении будет дуть ветер? 760 ….. 720 ; 740….. 720 ; Где ветер будет сильнее?

7. Альпинисты поднялись на вершину горы. У подножия горы атмосферное давление было 755 мм рт ст , а на вершине – 320 мм рт ст . Какова относительная высота горы?

Куда дует ветер? Покажи стрелкой. 760 мм рт ст …..743 мм рт ст ;

743 мм рт ст …. 773 мм рт ст. В каком случае скорость ветра будет больше?

8. При одинаковых атмосферных условиях давление над Балтийским морем составляет 760 мм рт ст, а в Москве – 745 мм рт ст.Определите абсолютную высоту Москвы.

Будет ли лежать снег на вершине горы Косцюшко Большого Водораздельного хребта (2228 м), если температура воздуха у подножия летом +23+25 гр.С, а зимой -17 гр. С?

9. У подножия возвышенности атмосферное давление равно 760 мм рт ст. Какова высота возвышенности, если на вершине наблюдается давление 748 мм рт ст . Холм это или

Рассчитайте примерную температуру воздуха за бортом самолета, летящего на высоте 10500 м, если температура воздуха у земной поверхности +20 гр. С

10.У края пропасти давление 745 мм рт ст. Чему равно давление на ее дне при глубине 200 м?

Какая температура за бортом самолета, если он летит на высоте 8000м? На Земле в это время температура воздуха +15 гр.С.

11. На дне пропасти 780 мм рт ст , а на поверхности 740 мм рт ст. Найдите глубину пропасти.

В Африке находится гора Килиманджаро. Имеются ли на ее вершине льды и снега, если ср. температура воздуха у подножия горы равна 25 гр.С ?

1. 560 мм рт ст 7км

2.1)2000:10,5=194 2)750-194= 556 мм рт ст ; 6км

3.1)765-720=45 2)45*10,5=472,5 м 0гр.С

4. 1)3500:10,5=333 2)720+333=1053 мм рт ст 30 гр.С

5. 1)200*10,5=19,4 2) 752 +19,4 =771,4 мм рт ст да

6. 1)780-760=20 2)20*10,5=210м 760—-720 740—- 720

7. высота горы 43,5 м 760 —-743 743—-773

8. высота Москвы 15 м нет

9. 1)760-748=12 2)12*10,5=126м это холм -4,3 гр.С

10. 1)200*10,5=2100 2)2100-745=1355мм рт ст -48+15=-33 гр.С

11. 1)780-740=40 2)40:10,5=3,8м -30+25=-5 гр.С да

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Задания подобраны для повторения и закрепления материала перед контрольной работой по темам: радианная мера угла; определение синуса,косинуса, тагенса, котангенса; основные формулы тригонометрических .

Инструктивная карта к практической работе №5 «Решение экспериментальных задач по теме «Основные классы неорганических соединений» для учащихся 8 класса, обучающихя по УМК Рудзитиса.

Задачи по теме Атмосфера 6 кл. ЗАДАЧНИК с ответами.

Источник