В верхней части ртутного чашечного барометра имеется отверстие, через которое чашка контактирует с воздухом. В некоторых случаях отверстие закрывается винтом. В верхней части трубки нет воздуха, поэтому столбик ртути поднимается на определенную высоту в колбе до поверхности ртути в чашке под действием атмосферного давления.
Атмосферное давление в физике
С понятием атмосферного давления должны быть знакомы люди разных профессий: врачи, пилоты, ученые, полярники и другие. Это напрямую влияет на характер их работы. Атмосферное давление — это величина, используемая для предсказания и прогнозирования погоды. Когда он поднимается, это означает солнечную погоду; когда опускается, это означает ухудшение погоды с облачным небом, дождем, снегом и градом.
Атмосферное давление — это сила, действующая на поверхность. Другими словами, в любой точке атмосферы давление равно массе столба воздуха над ней по основанию 1.
Скачайте инструкцию и получите отформатированную версию всего за 30 секунд 👍.
Единицей атмосферного давления является паскаль (Па), который соответствует силе в 1 ньютон (Н), действующей на площадь в 1 м2 (1 Па = 1 Н/м2). В метрологии атмосферное давление выражается в эктопаскалях (гПа) с точностью до 0,1 гПа. А 1 гПа снова равен 100 Па.
До недавнего времени единицами измерения атмосферного давления были миллибар (мбар) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.). Атмосферное давление измеряется на всех метеостанциях. Для создания обзорных карт на уровне земли, отражающих погодные условия в конкретный момент времени, давление воздуха на уровне станции корректируется до значений на уровне моря. Это позволяет различать области высокого и низкого давления (антициклоны и циклоны) и атмосферные фронты.
Среднее атмосферное давление на уровне моря, определенное при широте 45 градусов и температуре воздуха 0 градусов, составляет 1013,2 гПа. Это значение считается стандартным и называется «нормальным давлением».
Полезно для написания реферата по теме «Атмосферное давление в физике» 👇
Курсовые, дипломные и другие работы, написанные студентами.
80% студентов, обратившихся за помощью, улучшили свои оценки.
Трудности с написанием? Мы поможем! Подберем список литературы, разберем ошибки.
Измерение атмосферного давления
Мы часто забываем, что воздух имеет вес. На поверхности Земли воздух имеет плотность 1,29 кг/м3. Галилей уже доказал, что воздух имеет вес. А его ученик Эванджелиста Торричелли смог доказать, что воздух действует на все тела на поверхности земли. Это давление было названо атмосферным.
Невозможно рассчитать атмосферное давление, используя формулу для расчета давления столба жидкости. В конце концов, вам нужно знать высоту столба жидкости и ее плотность. Однако атмосфера не имеет четких границ, и плотность атмосферного воздуха уменьшается с увеличением высоты. Поэтому Эванджелиста Торричелли предложил другой метод определения атмосферного давления.
Он взял стеклянную трубку длиной около метра, закрытую с одного конца, наполнил ее ртутью и опустил открытую часть в бассейн с ртутью. Часть ртути стекала в чашу, но большая часть оставалась в трубке. Каждый день количество ртути в трубке слегка колебалось. Давление ртути на определенной высоте создается весом столба ртути, поскольку в верхней части трубки над ртутью нет воздуха. Существует вакуум, который называют «вакуумом Торричелли».
Можно сделать вывод, что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке. Измерив высоту ртутного столба, можно рассчитать давление, создаваемое ртутью. Она равна атмосферному давлению. Если атмосферное давление повышается, столбик ртути в трубке Торричелли поднимается, и наоборот.
Рисунок 1: Измерение атмосферного давления. Author24 — Электронный обмен студенческими документами
Приборы для измерения атмосферного давления
Для измерения атмосферного давления используются следующие типы приборов:
- станционный барометр чашечный ртутный СР-А (для диапазона 810-1070 гПа, что характерен для равнин) или СР-Б (для диапазона 680-1070 гПа, который наблюдается на высокогорных станциях);
- барометр-анероид БАММ-1;
- барограф метеорологический М-22А.
Ртутные барометры, используемые для измерения атмосферного давления на метеорологических станциях, являются наиболее точными и широко распространенными. Они размещаются в специально оборудованных шкафах. Доступ строго ограничен по соображениям безопасности: К ним допускаются только специально обученные эксперты и наблюдатели.
Наиболее распространенными являются анемометры, которые используются для измерения атмосферного давления на метеорологических станциях и на географических станциях для измерения расстояний. Они часто используются для барометрической настройки.
Барограф M-22A чаще всего используется для обнаружения и непрерывной регистрации изменений атмосферного давления. Существует два его типа:
- для того чтобы зарегистрировать суточное изменение давления, применяется М-22АС;
- для того чтобы зарегистрировать изменение давления в течение 7 дней, применяется М-22АН.
Содержание
- 1 История
- 2 Изменчивость и влияние на погоду
- 3 Стандартное давление
- 4 Барическая ступень
- 5 Приведение к уровню моря
- 6 См. также
- 7 Примечания
- 8 Ссылки
Наличие атмосферного давления смутило людей в 1638 году, когда план герцога Тосканского украсить фонтанами сады Флоренции провалился — вода не поднималась выше 10,3 метра. Поиск причин этого и эксперименты, проведенные Эванджелистой Торричелли с более тяжелым веществом, ртутью, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес 1. Вместе с В. Вивиани Торричелли провел первый эксперимент по измерению атмосферного давления и изобрел трубку Торричелли (первый ртутный барометр) — стеклянную трубку, внутри которой не было воздуха. Ртуть в трубке поднимается на высоту около 760 мм2.
Изменчивость и влияние на погоду
На поверхности Земли атмосферное давление меняется от места к месту и с течением времени. Особое значение имеют непериодические изменения атмосферного давления, которые определяют погоду и связаны с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро движущихся гигантских вихрей (циклонов), в которых преобладает низкое давление. Атмосферное давление на уровне моря колеблется между 641 и 816 мм рт. ст.3 (внутри торнадо давление падает и может достигать 560 мм рт. ст.).4 Атмосферное давление снижается.
Атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты, поскольку оно создается только тем слоем атмосферы, который находится выше. Зависимость давления от высоты над уровнем моря описывается так называемой барометрической формулой.
На картах атмосферное давление представлено изобарами, то есть изолиниями, соединяющими точки с одинаковым атмосферным давлением на поверхности, которое неизбежно снижается на уровне моря.
Атмосферное давление — это очень изменчивый метеорологический элемент. Согласно его определению, он зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности и ускорения силы тяжести, которое меняется в зависимости от широты места и высоты над уровнем моря.
| 1 гПа = 0,75 мм рт. ст. Или 1 мм рт. ст. = 1,333 гПа (133,322 Па). |
Стандартное давление
В химии давление ровно 100 кПа считается стандартным атмосферным давлением с 1982 года в соответствии с рекомендацией IUPAC.5 Атмосферное давление является одним из наиболее важных свойств атмосферных условий. В спокойной атмосфере давление в любой точке равно весу столба воздуха однородного сечения над ней.
В системе СГС 760 мм рт. ст. равны 1013,25 мб. Основной единицей давления в системе СИ является паскаль Па. 1 Па = 1 Н/м 2. В системе СИ 1013,25 мбс соответствуют 101325 Па или 101,3 кПа или 0,1 МПа.
Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой: -∆p=gρ∆z, где: p — давление, g — ускорение свободного падения, ρ — плотность воздуха, ∆z — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты (∆z>0), изменение давления отрицательное, т.е. давление уменьшается. Основное уравнение статики применимо только к очень тонкому (бесконечно тонкому) слою воздуха ∆z.
