Normalwert des atmosphärischen Drucks, wie er gemessen wird, Beispiele

Der Luftdruck Es wird durch das Gewicht der Gase verursacht, aus denen die Atmosphäre auf der Erdoberfläche besteht. Es wird geschätzt, dass die Masse der Atmosphäre etwa 5 x 10 beträgt¹⁸ kg und alle Lebewesen unterliegen dem Druck, den die Masse ausübt.

Der erste, der sie misste, war die italienische Evangelist-Wissenschaftlerin Torricelli (1608-1647). Er führte 1644 ein einfaches, aber sehr geniales Experiment durch: Er füllte ein Glasrohr vollständig mit Quecksilber, investierte es und stürmte es in einen Behälter, der auch Quecksilber enthielt.

Abbildung 1. Aneroid -Barometer zur Messung des atmosphärischen Drucks im Gegensatz zum Quecksilberbarometer enthält es keine Flüssigkeit. Quelle: Wikimedia Commons.

Torricelli beobachtete, dass das Rohr nicht vollständig geleert wurde, sondern mit Quecksilber bis zu einer Höhe von 76 cm voll war. Überrascht, er hat viele Tests mit Röhrchen auf andere Weise durchgeführt und immer das gleiche Ergebnis erzielt.

Auf diese Weise erkannte Torricelli, dass der atmosphärische Druck die Quecksilbersäule im Röhrchen in einer Höhe von 760 mm erhöhte und behielt. Auf diese Weise wird der Durchschnittswert des atmosphärischen Drucks festgelegt.

Da der Druck als Kraft pro Flächeneinheit definiert ist, sind die Einheiten des atmosphärischen Drucks im internationalen System Newton/Metro oder Pascal, das abgekürzt wird, PA. Also in diesem System atmosphärischer Druck p_Geldautomat Es hat einen Wert von:

P_Geldautomat = 101.354,8 pa

Dies ist der Normalwert des atmosphärischen Drucks bei 0 ºC und auf Meereshöhe.

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Atmosphärischer Druck auf Meereshöhe und anderen Variationen

Theoretisch liegt der Höchstwert des atmosphärischen Drucks nur auf Meereshöhe. Obwohl es auf dieser Ebene so viel Variabilität gibt, müssen Experten ein Referenzsystem festlegen, das ihnen hilft, ihren Wert zu bestimmen.

Als nächstes beeinflussen die Hauptfaktoren, die den Wert des atmosphärischen Drucks an einem bestimmten Ort auf der Erde beeinflussen:

-Höhe: Für jeden 10 Meter hohen Druck nimmt der Druck um 1 mm Hg ab. Es kommt aber auch vor, dass die Dichte des Gases, das die Atmosphäre zusammensetzt. Im Prinzip nimmt die Luftdichte mit zunehmender Höhe ab.

Figur 2. Höhenmesser, ein Instrument, das die Höhe über dem Meeresspiegel basierend auf Druckänderungen misst. Quelle: Pixabay.

-Temperatur: Offensichtlich nimmt die Dichte bei einer höheren Temperatur ab und die Luft wiegt weniger, daher nimmt der Druckwert ab.

-Breite: Der atmosphärische Druck ist in äquatorialen Breiten niedriger, da die Erde keine perfekte Sphäre ist. Die Küste auf der Ebene von Ecuador liegt weiter vom Erdzentrum entfernt als die Pole, und dort ist die Luftdichte ebenfalls niedriger.

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-Kontinentität: Je mehr es sich in das Innere der Kontinente bewegt, desto größer ist der atmosphärische Druck, während an Küstenstellen der Druck niedriger ist.

Variation des atmosphärischen Drucks mit Größe

Der Altimetrische Gleichung Das bezieht sich auf den atmosphärischen Druck P von einem Ort mit seiner Größe z Auf Meereshöhe hat es diese Form:

Hier P_entweder Es ist der Druck, der in der Anfangs- oder Referenzhöhe vorhanden ist, die normalerweise auf Meereshöhe aufgenommen wird, ρ_entweder Die Dichte der Luft auf Meereshöhe und G Der Wert der Beschleunigung der Schwerkraft. Später befindet sich der Schritt für Schritt im Trainingsabschnitt Schritt für Schritt.

Wie wird der atmosphärische Druck gemessen??

Der atmosphärische Druck wird mit dem gemessen Barometer. Am einfachsten ist wie Torricelli basierend auf Quecksilber. Die Rohrneigung oder der Rohrneigung oder der Durchmesser verändern nicht die Höhe der Quecksilbersäule, es sei denn, die Wetterfaktoren sind dafür verantwortlich.

Zum Beispiel werden Wolken in Niederdruckregionen gebildet. Wenn also das Barometerwert abnimmt, ist dies ein Hinweis darauf, dass das schlechte Wetter kommt.

Tatsächlich könnten auch andere Flüssigkeiten anstelle von Quecksilber verwendet werden, zum Beispiel kann ein Wasserbarometer hergestellt werden. Das Problem ist, dass die Größe der Säule 10,33 m beträgt, sehr wenig praktisch zu transportieren ist.

Es gibt auch die Instrumente, die den Druck auf mechanische Weise messen -durch Deformationen in Röhren oder Spiralen Druckmessgeräte. Sie können die Druckdifferenz zwischen zwei Punkten messen oder auch einen Druck messen.

Druckeinheiten

Der normale Druckwert dient dazu, eine neue Druckeinheit zu definieren: die Atmosphäre, abgekürzt Geldautomat. Der atmosphärische Druck ist 1 atm wert; Auf diese Weise können andere Drucke in Bezug auf den atmosphärischen Druck ausgedrückt werden, was für alle ein sehr vertrauter Wert ist:

1 atm = 101.293 pa

Die folgende Tabelle zeigt die am häufigsten verwendeten Einheiten in Wissenschaft und Ingenieurwesen, um den Druck zu messen, und die entsprechende Äquivalenz in Pascal:

Einheit	Äquivalenz in Pascal
N/m2	1
Geldautomat	101.355
mm hg	133.3
LB/PLG2	6894.76
Bar	1x 105

Hydrostatischer, absoluter und manometrischer Druck

Auf der freien Oberfläche einer Flüssigkeit im statischen Gleichgewicht und offen zur Atmosphäre wirkt der atmosphärische Druck. Aber an den Innenpunkten der Flüssigkeit wirkt das Gewicht der Fluidsäule natürlich.

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Das Gewicht der Säule hängt von ihrer Höhe und der Dichte der Flüssigkeit ab, die wir konstant bedeuten, sowie der Temperatur. In diesem Fall lautet der Druck P:

P = ρ. G. z

Dies ist das Hydrostatischer Druck an jedem Punkt innerhalb einer Flüssigkeit mit konstanter Dichte und ist direkt proportional zur Tiefe z der Flüssigkeit.

Bezug nehmen zu absoluter Druck P_Abs In einer Ruheflüssigkeit ist es definiert als die Summe des atmosphärischen Drucks p_Geldautomat und der hydrostatische Druck P:

P_Abs = P_Geldautomat + P

Schließlich der manometrische Druck p_Mann In einer Ruheflüssigkeit ist der Unterschied zwischen absolutem und atmosphärischem Druck und in diesem Fall entspricht es dem Messen des hydrostatischen Drucks:

P_Mann = P_Abs - P_Geldautomat

Beispiele

Die Kraft, die die Atmosphäre auf den Körper ausübt

Die Größe der Gesamtkraft, die von der Atmosphäre ausgeübt wird, kann auf einem menschlichen Körper geschätzt werden. Angenommen, der Körper hat ungefähr eine Oberfläche von 2 m², Da der Druck als Kraft pro Flächeneinheit definiert ist, können wir die Kraft löschen und berechnen:

P = f/a → f = p. ZU

Für diese Berechnung werden wir den Normalwert des zu Beginns festgelegten Atmosphärendrucks verwenden:

F = 101.354,8 pa x 2 m² = 202.710 n

Dieses Ergebnis entspricht etwa 20 Tonnen Kraft, stellt jedoch kein Problem für Lebewesen dar, das die Oberfläche der Erde bewohnt, die darauf angepasst sind, genau wie der Fisch im Meer.

Obwohl es eine ziemlich große Kraft ist. Wie brachen wir vor ihr nicht zusammen??

Nun, der Druck im Körper ist gleich dem äußeren Druck. Wir brachen nicht zusammen, weil die Kraft nach innen mit einer anderen Kraft ausbalanciert. Einige Menschen sind jedoch von der Höhe betroffen und können an der Nase bluten, wenn sie sehr hohe Berge besteigen. Es liegt an der Tatsache, dass das Gleichgewicht zwischen Blutdruck und atmosphärischem Druck verändert wurde.

Schluckgetränke mit einem Strohhalm oder Strohhalm

Atmosphärischer Druck ermöglicht es, Soda mit einem Stroh oder Piteillo zu trinken. Die Sumerer und andere alte Kulturen hatten entdeckt, dass sie Bier mit Stielen oder Schilf von Pflanzen als Sorbets trinken konnten.

Viel später, Ende des 19. Jahrhunderts und zu Beginn des 20. Jahrhundert.

Figur 3. Atmosphärischer Druck ermöglicht Sipilla oder Stroh. Quelle: Pixabay.

Sie arbeiten auf diese Weise: Da die Flüssigkeit vom Stroh.

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Aus diesem Grund wird nach einer Extraktion oder einer Zahnchirurgie nicht empfohlen, Flüssigkeiten auf diese Weise zu schlürfen, da die Abnahme des Drucks die Wunde offen machen und zu bluten beginnen kann.

Übungen

- Übung 1

Die altimetrische Gleichung ableiten P (z):

Wo:

-PO ist der Druck auf Referenzebene (Meeresspiegel)

-z ist die Höhe

-ρ_entweder Es ist die Dichte der Flüssigkeit auf Meereshöhe

-G ist der Wert der Schwerkraftbeschleunigung

Lösung

Erstens, sei es Dp Ein Differentialdruck, der nach der grundlegenden Gleichung des Hydrostatiks als:

Dp = - ρ.G.DZ

Das weniger Vorzeichen berücksichtigt die Tatsache, dass der Druck mit dem Anstieg der Anstieg abnimmt z. Es wird auch angenommen, dass Luft ein ideales Gas ist, sodass Druck und Dichte durch:

P = ρ.R.T/m

ρ = (m/rt).P

Die Dichte wird sofort ersetzt, um zu erhalten:

Dp = - (m/rt).P.G.DZ

Wenn Sie nun den Druck auf diese Weise schreiben, geht davon aus, dass die Atmosphäre in Höhenschichten unterteilt ist DZ, So etwas wie ein Haufen Pfannkuchen, jeweils mit Druck Dp. Auf diese Weise wird eine Differentialgleichung erhalten, die durch Trennen der Variablen aufgelöst wird P Und z:

dp/p = -(M/rt).G.DZ

Dann ist es auf beiden Seiten integriert, was dem Hinzufügen der Druckbeiträge jeder Schicht entspricht. Im Integral der linken wird es aus einem Druck erledigt P_entweder Anfangs bis zu einem Druck P Finale. Ebenso wird es im Integral rechts aus bewertet z_entweder bis z:

Nach der Bewertung des Integrals bleibt es übrig:

ln (p/p_entweder) = - (m/rt).G.(Z-Z_entweder)

Das Folgende ist, P durch Exponential zu löschen:

Schließlich so viel T als G Sie bleiben konstant, ρ_entweder= (M/rt)P_entweder, dann m/rt = ρ_entweder / P_entweder,  Und es kann auch getan werden z_entweder = 0. All dies sammeln:

- Übung 2

Was ist der Wert des atmosphärischen Drucks in La Paz, Bolivien bei 3640 m über dem Meeresspiegel? Nehmen Sie den Wert von 1.225 kg/m als durchschnittliche Luftdichte³ auf Meereshöhe.

Lösung

Die in der altimetrischen Gleichung angegebenen numerischen Werte werden einfach ersetzt:

Zusammenfassend ergibt sich aus etwa 66% des normalen Drucks.

Verweise

1. Figueroa, d. (2005). Serie: Physik für Wissenschaft und Ingenieurwesen. Band 5. Flüssigkeiten und Thermodynamik. Herausgegeben von Douglas Figueroa (USB).
2. Kirkpatrick, l. 2007. Physik: Ein Blick auf die Welt. 6. Ausgabe abkürzung. Cengage Lernen.
3. Die Standardatmosphäre. Geborgen von: av8n.com
4. Sevilla University.  Variation des atmosphärischen Drucks. Erholt von: Laplace.uns.Ist.
5. Wikipedia. Hipsometrische Gleichung. Geborgen von: ist.Wikipedia.Org.
6. Wikipedia. Luftdruck. Geborgen von: ist.Wikipedia.Org.