ATMOSFÆRISK TRYKK: NORMAL VERDI, HVORDAN MÅLE DET, EKSEMPLER - FYSISK - 2026

Det atmosfæriske trykket er forårsaket av vekten av gassene som utgjør atmosfæren over jorden. Det anslås at atmosfærens masse er omtrent 5 x 10 ¹⁸ kg og alle levende vesener er utsatt for trykket som denne massen utøver.

Den første som målte den var den italienske forskeren Evangelista Torricelli (1608-1647). Han utførte et enkelt, men veldig genialt eksperiment i 1644: han fylte et glassrør fullstendig lukket i den ene enden med kvikksølv, vendte det inn og helte det i en beholder som også inneholdt kvikksølv.

Figur 1. Aneroidbarometer for å måle atmosfæretrykk, i motsetning til kvikksølvbarometeret, inneholder den ikke væske. Kilde: Wikimedia Commons.

Torricelli observerte at røret ikke tømte helt, men var fylt med kvikksølv til en høyde på 76 cm. Overrasket gjorde han mange tester med rør av forskjellig form, og oppnådde alltid samme resultat.

På denne måten innså Torricelli at atmosfæretrykket hevet og holdt kvikksølvsøylen inne i røret i en høyde av 760 mm. På denne måten bestemmes gjennomsnittsverdien av atmosfæretrykk.

Siden trykk er definert som kraft per enhetsareal, er enhetene for atmosfæretrykk i det internasjonale systemet newton / meter eller pascal, som er forkortet Pa. Så i dette systemet har atmosfæretrykk P _atm en verdi av :

Dette er normalverdien av atmosfæretrykk ved 0 ºC og ved havnivået.

Atmosfærisk trykk ved havnivået og andre variasjoner

I teorien er den maksimale verdien av atmosfæretrykk bare ved havnivået. Selv om det er så stor variasjon på dette nivået, må eksperter sette et referansesystem for å hjelpe dem med å bestemme verdien.

Her er hovedfaktorene som påvirker verdien av atmosfæretrykk på et bestemt sted på jorden:

-Høyde : for hver 10 meters høyde reduseres trykket med 1 mm Hg. Men det hender også at tettheten til gassen som utgjør atmosfæren ikke er konstant. Når høyden øker, reduseres tettheten til luften i prinsippet.

Figur 2. Høydemåler, et instrument som måler høyde over havet basert på trykkendringer. Kilde: Pixabay.

- Temperatur : tydeligvis jo høyere temperatur tettheten avtar og luften veier mindre, derfor reduserer trykkverdien.

- Bredde : atmosfæretrykket er lavere på ekvatoriale breddegrader, fordi jorden ikke er en perfekt sfære. Kysten ved ekvator er lenger fra jordens sentrum enn polene, og der er også lufttettheten lavere.

- Kontinentalitet : jo mer det beveger seg mot det indre av kontinentene, jo høyere er atmosfæretrykket, mens trykket på kystnære steder er lavere.

Variasjon av atmosfæretrykk med høyde

Den altimetriske ligningen som relaterer atmosfæretrykket P til et sted med sin høyde z over havet, har denne formen:

Her er P _o det eksisterende trykket i begynnelses- eller referansehøyden, som normalt tas ved havnivå, ρ _eller tettheten av luft ved havnivå og g verdien av tyngdesakelerasjonen. Senere i delen med løste øvelser er det trinnvis trekk.

Hvordan måles atmosfæretrykket?

Atmosfærisk trykk måles med barometeret. Det enkleste er som den Torricelli bygde, basert på kvikksølv. Hældningen på røret eller diameteren endrer ikke høyden på kvikksølvsøylen, med mindre de klimatiske faktorene er ansvarlige for det.

For eksempel dannes skyer i områder med lavt trykk. Så når barometeravlesningen synker, er det et tegn på at dårlig vær kommer.

Egentlig kan andre væsker også brukes i stedet for kvikksølv, for eksempel kan det lages et vannbarometer. Problemet er at kolonnens størrelse er 10,33 m, veldig upraktisk å transportere.

Det er også instrumenter som måler trykk mekanisk - gjennom deformasjoner i rør eller spiraler -: aneroidbarometre og manometre. De kan måle trykkforskjellen mellom to punkter eller også måle et trykk som tar atmosfæretrykk som referanse.

Enheter for press

Den normale trykkverdien brukes til å definere en ny trykkenhet: atmosfæren, forkortet atm. Atmosfærisk trykk er 1 atm; på denne måten kan andre trykk uttrykkes i form av atmosfæretrykk, som er en veldig kjent verdi for alle:

Følgende tabell viser enhetene som er mest brukt i vitenskap og teknikk for å måle press, og tilsvarende ekvivalent i pascal:

Enhet	Ekvivalens i pascal
N / m 2	en
Minibank	101355
mm Hg	133,3
lb / in 2	6894,76
Pub	1x 10 5

Hydrostatisk, absolutt og måletrykk

På den frie overflaten av en væske i statisk likevekt og åpen for atmosfæren, virker atmosfæretrykk. Men på de indre punktene i væsken virker selvfølgelig vekten av væskesøylen.

Vekten av kolonnen avhenger av dens høyde og væsketettheten, som vi vil anta konstant, og temperaturen gjør. I dette tilfellet er trykket P:

Dette er det hydrostatiske trykket når som helst i et fluid med konstant tetthet og er direkte proporsjonalt med dybden av fluidet.

Når det gjelder det absolutte trykket P _abs i en væske i ro, er det definert som summen av det atmosfæriske trykket P _atm og det hydrostatiske trykket P:

Til slutt er måletrykket P- _mannen i en væske i ro forskjellen mellom det absolutte og atmosfæriske trykket, og i dette tilfellet tilsvarer det å måle det hydrostatiske trykket:

eksempler

Kraften som atmosfæren utøver på kroppen

Størrelsen på den totale kraften som utøves av atmosfæren på en menneskekropp, kan estimeres. Anta at kroppen har et overflateareal på 2 m ² , siden trykk er definert som kraft per arealenhet, kan vi løse for og beregne kraften:

For denne beregningen vil vi bruke normalverdien på atmosfæretrykket som ble etablert i begynnelsen:

Dette resultatet tilsvarer mer eller mindre 20 tonn kraft, men det representerer ikke et problem for levende vesener som bebor jordoverflaten, som er tilpasset dette, akkurat som fisken i havet.

Selv om det er en ganske stor styrke. Hvordan kommer vi ikke sammen før det?

Vel, trykket inne i kroppen tilsvarer trykket utenfor. Vi kollapser ikke fordi den indre styrken er balansert av en annen ytre styrke. Men noen mennesker er påvirket av høyden og kan blø fra nesen når de klatrer veldig høye fjell. Det er fordi balansen mellom blodtrykk og atmosfæretrykk har blitt forstyrret.

Nipp til drikke med et sugerør eller halm

Atmosfærisk trykk gjør det mulig å drikke brus med sugerør eller halm. Sumererne og andre eldgamle kulturer hadde oppdaget at de kunne drikke øl ved hjelp av hule plantestengler eller siv som sugerør.

Mye senere, på slutten av det 19. og begynnelsen av det 20. århundre, ble forskjellige modeller av sugerør patentert i USA, inkludert de med en trekkspillformet albue, mye brukt i dag.

Figur 3. Atmosfærisk trykk lar deg nippe til med et sugerør. Kilde: Pixabay.

Slik fungerer de: Når væsken blir absorbert gjennom halmen, reduseres trykket over væsken i halmen, noe som får presset under, som er høyere, til å skyve væsken oppover for enkel drikking.

Av den grunn, etter ekstraksjon eller tannkirurgi, er det ikke tilrådelig å nippe til væsker på denne måten, ettersom reduksjonen i trykk kan føre til at såret åpnes og begynner å blø.

Øvelser

- Oppgave 1

Avled den altimetriske ligningen P (z):

-Po er trykket på referansenivå (havnivå)

-z er høyden

-ρ _o er væskens tetthet ved havnivå

-g er verdien av akselerasjonen av tyngdekraften

Løsning

La først dp være et differansetrykk, som i henhold til den grunnleggende ligningen for hydrostatikk er uttrykt som:

Minustegnet tar hensyn til det faktum at trykket avtar med økende z. Luft vil også antas å være en ideell gass, så trykk og tetthet er relatert av:

Tettheten erstattes umiddelbart for å oppnå:

Når du skriver trykket på denne måten, forutsettes det at atmosfæren er delt inn i lag med høyde dz, noe som en bunke med pannekaker, hver med trykk dp. På denne måten oppnås en differensialligning som løses ved å separere variablene p og z:

Det integreres deretter på begge sider, noe som tilsvarer å legge til trykkbidragene laget av hvert lag. I integralen til venstre er den laget fra et trykk P _eller initial til et slutttrykk P. På samme måte evaluerer integralen til høyre fra z _o til z:

Følgende er å løse for P ved å bruke eksponentiell:

Til slutt, hvis både T og g holdes konstant, ρ _o = (M / RT) P _o , så M / RT = ρ _o / P _o, og vi kan også lage z _o = 0. Å sette alt dette sammen:

- Oppgave 2

Hva er verdien av atmosfæretrykket i La Paz, Bolivia som ligger på 3640 moh? Ta den gjennomsnittlige lufttettheten til 1.225 kg / m ³ ved havnivået.

Løsning

Bare erstatt de numeriske verdiene gitt i den altimetriske ligningen:

Avslutningsvis er det omtrent 66% av normalt trykk.

referanser

1. Figueroa, D. (2005). Serie: Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 5. Væsker og termodynamikk. Redigert av Douglas Figueroa (USB).
2. Kirkpatrick, L. 2007. Fysikk: En titt på verden. 6. forkortede utgave. Cengage Learning.
3. Standard atmosfære. Gjenopprettet fra: av8n.com
4. Sevilla University. Variasjon av atmosfæretrykk. Gjenopprettet fra: laplace.us.es.
5. Wikipedia. Hypsometrisk ligning. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Atmosfærisk trykk. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.