что называют атмосферным давлением

Атмосферное давление

Атмосферное давление — давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. Атмосферное давление измеряется барометром. Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно 760 мм рт.ст. (Международная стандартная атмосфера — МСА, 101 325 Па ).

Содержание

История

Изменчивость и влияние на погоду

Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается т. н. барометрической формулой.

На картах давление показывается с помощью изобар — изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря.

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.

Стандартное давление

Барическая ступень

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. Из основного закона статики барическая ступень (h) равна: h=-∆z/∆p=1/gρ [м/гПа]. 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.

Приведение к уровню моря

Приведение давления к уровню моря производится на всех метеостанциях, посылающих синоптические телеграммы. Чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, на синоптические карты наносится давление, приведённое к единой эталонной отметке — уровню моря. При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа: z₂-z₁=18400(1+λt)lg(p₁/p₂). То есть, зная давление и температуру на уровне z₂ можно найти давление (p₁) на уровне моря (z₁=0).

Вычисление давления на высоте h по давлению на уровне моря P_o и температуре воздуха T:

где P_o — давление Па на уровне моря [Па]; M — молярная масса сухого воздуха 0,029 [кг/моль]; g — ускорение свободного падения 9,81 [м/с²]; R- универсальная газовая постоянная 8,31 [Дж/моль К]; T — абсолютная температура воздуха [К], T = t + 273, где t — температура в °C; h — высота [м].

Источник

Атмосферное давление

Одна из удивительных особенностей жизни на Земле заключается в том, что фактически мы находимся на дне огромного воздушного океана. Этот океан воздуха называется «атмосфера» и состоит в основном из газов без цвета и запаха. Иными словами можно сказать, что атмосфера — это газовая оболочка Земли.

Почему мы не замечаем давления воздуха?

Сила всемирного тяготения притягивает все к Земле, в том числе и атмосферу — газовую оболочку планеты. При этом верхние слои атмосферы давят на нижние. Так и возникает атмосферное давление. Трудно поверить, но на небольшой стол размером 1×1 м действует давление, равное давлению, производимому 10 автомобилями. Если это действительно так, то почему же стол не ломается от такой тяжести?

Этого не происходит, так как атмосферное давление передается во всех направлениях, а не только вниз. Более того, насколько ты помнишь, согласно третьему закону Ньютона, на этот стол действует такая же сила, но только снизу. И атмосферное давление уравновешивается этой силой.

Известно, что воздух давит на каждого из нас с силой, равной давлению груза массой более 15 т! Это масса трех больших грузовиков! Почему же наши тела не разрушаются под действием атмосферного давления? Дело в том, что воздух внутри каждого нашего органа также находится под давлением. И внутреннее давление воздуха уравновешивает давление, действующее на наше тело снаружи.

Мы не можем жить без атмосферного давления!

Странно, но факт: мы действительно не можем жить без атмосферного давления! Даже сейчас, когда ты читаешь эту статью, твое тело использует атмосферное давление, чтобы перемещать воздух в легкие и из них. Это говорит о том, что благодаря атмосферному давлению мы можем дышать.

Как же мы дышим?

Диафрагма — самая важная мышца при вдохе. Она попеременно сокращается и расслабляется, при этом изменяются объем легких и внутреннее давление в них. Когда объем легких увеличивается, то давление в них снижается, т.е. оно становится ниже атмосферного, и воздух начинает поступать в легкие. Так происходит вдох. При повышении давления в легких воздух выходит. Это выдох.

Как измерить атмосферное давление?

В середине XVII в. выдающийся итальянский математик и физик Эванджелиста Торричелли проделал следующий опыт. Он взял стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, и заполнил ее ртутью. Затем перевернул трубку и опустил ее в чашку с ртутью. Как выяснилось, некоторое количество ртути вылилось в чашку, а высота оставшегося в трубке столба ртути составила 760 мм. При этом над поверхностью ртути в трубке образовалось безвоздушное пространство.

Торричелли объяснил это явление следующим образом. На поверхность ртути в чашке действует атмосферное давление, которое передается в трубку. В связи с тем, что ртуть находится в равновесии, атмосферное давление равно давлению, которое создается весом столба ртути в трубке.

Изменение атмосферного давления

Торричелли также обратил внимание, что уровень столба ртути не находится на одном месте, он меняется: либо повышается, либо понижается. На основании своих ежедневных наблюдений ученый сделал вывод о том, что если давление повышается, то столб ртути в трубке также повышается, и наоборот. Как правило, колебания атмосферного давления связаны с изменениями погоды. Если давление падает, то следует ожидать дождь и ветер. В случае повышения давления ожидается улучшение погоды, а зимой — еще и похолодание.

Барометр

Прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления, называется «барометр».

Торричелли изобрел ртутный барометр, в котором в качестве измерителя атмосферного давления служит столбик ртути. Такие барометры используются до сих пор.

Однако в настоящее время чаще применяются более современные безжидкостные приборы, так называемые анероидные барометры.

Как мы реагируем на изменения атмосферного давления?

Наш организм приспособлен для проживания в условиях нормального атмосферного давления, и, к сожалению, любые изменения внешнего давления сказываются на нашем самочувствии.

Ты уже знаешь, что нормальным атмосферным давлением для человека считается давление 760 мм рт. ст. Однако такие показатели барометр фиксирует не так часто. Это связано с тем, что давление на поверхности Земли непостоянно и неравномерно. Величина атмосферного давления зависит от времени суток, поры года и различных географических условий. Как правило, суточные колебания давления — не более 4—5 мм. Такую незначительную разницу мы не замечаем и хорошо переносим.

Давление на высоте

Ты уже знаешь, что верхние слои атмосферы оказывают давление на нижние. Это означает, что у поверхности Земли воздух максимально сжат. Однако чем выше мы поднимаемся над Землей, тем меньше становится слоев воздуха, которые сжимают нижние слои, и соответственно, уменьшается давление. Именно такие перепады давления мы сразу же ощущаем на себе.

Почему мы это ощущаем

На земле давление воздуха в барабанной полости уха равно нормальному атмосферному давлению. А при наборе самолетом высоты давление снижается, и возникает разница давлений, т.е. наша ушная перепонка оказывается вдавленной. Именно поэтому мы и ощущаем заложенность в ухе.

Наиболее знакомый пример — «закладывание» ушей в самолете при взлете. Как облегчить это состояние? Есть варианты:

Перепады давления в горах

В горах на высоте 2500—3000 м над уровнем моря атмосферное давление гораздо ниже, чем у подножия. В таких условиях из-за разницы давления внутри организма и атмосферного давления наш организм подвергается значительному стрессу. Более того, не исключено появление признаков горной болезни: могут возникнуть боль в ушах, затруднение дыхания, тошнота и слабость.

У тренированных альпинистов и людей, постоянно проживающих в горной местности, такое недомогание встречается крайне редко. Это связано с тем, что их организм уже приспособился к условиям пониженного давления.

Давление под водой и под землей

Представители некоторых профессий вынуждены работать в условиях пониженного давления воздуха. Это шахтеры, водолазы и рабочие кессонов — специальных конструкций, используемых для постройки мостов и других водных сооружений. Опускаясь в глубокую шахту, шахтеры испытывают на себе действие повышенного атмосферного давления. В очень глубоких шахтах оно может достигать около 850 мм рт. ст.

Давление под водой также намного превышает атмосферное. Так, например, при погружении на глубину около 100 м на водолаза будет действовать давление, которое больше атмосферного приблизительно в 10 раз!

Сложности работы водолаза

При длительном нахождении водолаза в условиях высокого давления воды часть воздуха, которым он дышит, растворяется в крови. При этом азот, содержащийся в воздухе, организмом не используется, а накапливается в крови. Во время подъема на поверхность азот выделяется в виде пузырьков, которые могут закупорить кровеносные сосуды. Для того чтобы не допустить возникновения этих проблем, водолаза поднимают очень медленно!

Источник

Атмосферное давление в физике

Понятие атмосферного давления применяется во многих сферах науки и жизнедеятельности человека, к примеру, в медицине, в авиации, в метеорологии, в сельском хозяйстве и прочих сферах. Давление атмосферы является значительной характеристикой, влияющей на работу специалистов. Например, с помощью атмосферного давления определяют прогноз погоды. Рост давления свидетельствует о том, что ожидается хорошая погода, солнышко, ясное небо, падение давления означает, что погода ухудшится: могут появиться тучи, выпасть снег, дождь или даже град.

Основные понятия об атмосферном давлении

Атмосферным давлением есть сила, воздействующая на поверхность. Оно определяется массой вышестоящего столба воздуха на поверхность с площадью, которая равняется единице. Измеряется в Паскалях (обозначается Па). Один Паскаль равняется силе в один Ньютон, которая воздействует на поверхность площадью 1 квадратный метр, то есть 1 Па = 1 Н / 1 м2. Метеорологи для обозначения давления атмосферы используют гектопаскаль (обозначается гПа). 1 гПа = 100 Па.

Раньше для фиксирования атмосферного давления использовали миллибар (мбар) или миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст.), эти единицы измерения и до сих пор используются в некоторых сферах. Атмосферное давление определяется на всех метеостанциях. Значение давления на уровне метеостанции преобразуют соответственно уровню моря с целью составления приземных синоптических карт, отражающих условия погоды в определенный промежуток времени. С помощью этого легко определить атмосферные фронты, а также участки с высокими и низкими давлениями – антициклоны и циклоны.

Метеорологи используют понятие среднего атмосферного давления на уровне моря. Оно определяется при температуре 0 градусов Цельсия на широте 45 градусов на уровне моря, и равно 1013,2 гПа. Эта величина называется «нормальным давлением» и считается стандартной.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Как определяют атмосферное давление

Известно, что у воздуха есть свой вес. Еще в свое время Галилей доказал этот факт. Плотность воздуха на поверхности Земли равняется 1,29 кг/м3. Ученик Галилея Эванджелиста Торричелли утверждал, что воздух воздействует на всё, что находится на поверхности Земли. Это воздействие назвали атмосферным давлением.

Атмосферное давление невозможно рассчитать по аналогии расчета давления столба жидкости, так как для этого нужно знать высоту столба и его плотность. Но для атмосферы практически невозможно определить точный размер высоты, а ее плотность отличается на разной высоте. По этой причине Эванджелиста Торричелли разработал подходящий метод измерения атмосферного давления.

В стеклянную трубку, закрытую с одной стороны, длиной примерно один метр, он поместил ртуть и погрузил ее открытым краем в емкость со ртутью. Часть ртути попала в емкость, но большинство ее массы осталось в трубке. Ежедневно он замерял уровень ртути в трубке, он менялся, становясь то выше, то ниже. Давление ртути на разном уровне создавалось благодаря весу ее столба, так как сверху воздуха над нею не было. Там был вакуум, который впоследствии назвали «торричеллиевой пустотой».

Приборы, измеряющие атмосферное давление

Используют следующие приборы, измеряющих давление атмосферы:

Самыми четкими в измерениях считаются ртутные барометры, на метеостанциях они применяются чаще остальных. Их размещают в специально предназначенных местах с ограниченным доступом для соблюдения безопасности. С такими барометрами допускаются к работе только специализированные работники.

Также широко используют барометры-анероиды. Обычно их используют в географических стационарах для исследования маршрутов, но также они используются и на метеостанциях. Часто их применяют для барометрического нивелирования.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Барографы применяют для беспрерывного фиксирования различных изменений давления атмосферы. Они бывают нескольких типов:

Принцип действия приборов и их устройство

Нижний ее край открытый и погруженный в чашу со ртутью, а верхний закрытый. Чаша имеет три части, которые соединяются через резьбу. Средняя часть оснащена диафрагмой, имеющей специально предназначенные отверстия. С помощью этой диафрагмы происходит процесс затруднения движения ртути в чаше, тем самым предотвращается процесс проникновения воздуха.

Вверху ртутного барометра расположено отверстие для сообщения с воздухом атмосферы. Бывают исполнения, в которых это отверстие закрывается специальным винтом. В верхней части трубки воздух отсутствует, здесь создается вакуум, благодаря чему столб ртути растет до какого-то значения из-за воздействия давления атмосферы на ртутную поверхность чаши. Таким образом, размер атмосферного давления определяется массой ртутного столба.

В верхней части корпуса сделан вырез для доступа к обзору размера ртутного столба. С целью наиболее точного определения мениска ртути есть кольцо с нониусом, которое можно перемещать по шкале. При этом шкала, имеющая деления на десятые доли, именуется компенсированной шкалой. Для предотвращения попадания грязи и пыли шкала покрывается специальной защитой. В средней части барометра имеется термометр для определения размера температуры окружающей атмосферы. По величине показаний термометра определяют температурную поправку.

Существует несколько поправок, что исключают искажения показаний ртутного барометра:

Барометр-анероид применяют для учета атмосферного давления в приземной местности. Блок, что вмещает три анероидных коробки, которые соединены между собой, является основной чувствительной частью барометра-анероида. Основным принципом работы этого прибора является деформация мембранной коробки под воздействием давления атмосферы. Также принцип его работы определяется по трансформации линейного перемещения мембраны.

Роль приемника выполняет металлическая анероидная коробка с дном и крышкой в виде гофры, из нее полностью удаляется воздух. Чтобы не сплюснуться под воздействием давления атмосферы, она оснащена специальной пружиной, оттягивающей крышку коробки.

Источник

Что такое атмосферное давление и чем его измеряют?

Атмосферное давление – это то давление, которое оказывает воздух атмосферы на любой предмет, находящийся в ней. Как и любое другое давление, оно измеряется в паскалях (используется сокращение Па).

Численно давление атмосферы равно отношению веса столба воздуха, находящегося на некоторой поверхностью, к площади этой поверхности. Считается что давление атмосферы у поверхности планеты примерно равно 101 325 Па, хотя эта величина и зависит от ряда факторов. Используется специальная внесистемная единица измерения давления, называемая атмосферой (1 атм):

Исторически первые опыты по определению давления проводились в XVII в., причем давление атмосферы измерялось через высоту подъема столбика ртути, вызванного давлением. Тот же принцип долгое время использовался во многих барометрах – приборах для измерения давления. Отсюда возникла ещё одна величина для измерения давление – миллиметры ртутного столба. Справедлива следующая пропорция:

760 мм рт. ст = 1 атм = 101 325 Па

Стоит отметить, что на высоте давление падает. Это связано с тем, что уменьшается высота столба воздуха, находящегося над поверхностью, а значит и его масса. Более того, так как давление на высоте меньше, то и воздух находится в более разряженном, то есть менее плотном состоянии. Это приводит к тому, что давление не просто падает с высотой, а падает очень быстро. В свою очередь это влияет на человеческий организм.

Уже на высоте 2 км у неподготовленных людей начинается высотная болезнь. Дело в том, что из-за снижения давления человек с каждым вдохом вдыхает меньше кислорода, чем у поверхности, и у него может начаться кислородное голодание. До определенной степени можно натренировать организм и справляться с нехваткой кислорода, профессиональные спортсмены даже специально тренируются в горах, чтобы развивать выносливость при стайерском беге. Самые высокогорные постоянные поселения людей располагаются на высоте около 5100 метров, где давление вдвое меньше, чем на нулевой высоте.

Однако ещё выше дышать невероятно тяжело. На вершине Эвереста (высота 8848 м) давление в 4 раза ниже, чем на уровне моря. Даже несколько часов, проведенные так высоко без кислородных масок, могут привести неподготовленного человека к смерти, хотя отдельным альпинистам удавалось покорять Эверест и без использования кислородного оборудования.

На высоте около 20 км давление падает до 47 мм рт. ст. При таком давлении вода закипает не при 100°С, а уже при 36,6°С, то есть прямо в человеческом организме. Поэтому все пилоты, летающие на таких высотах (да и ниже тоже), используют специальные герметические костюмы. Если человек окажется на такой высоте без защитного оборудования, то он почти мгновенно погибнет.

Список использованных источников

Источник

Атмосферное давление

Введение

Сегодня за окном идёт дождь. После дождя уменьшилась температура воздуха, увеличилась влажность и уменьшилось атмосферное давление. Атмосферное давление является одним из основных факторов, определяющих состояние погоды и климата, поэтому знания об атмосферном давлении необходимы в прогнозировании погоды. Большое практическое значение имеет умение измерять атмосферное давление. И его можно измерить специальными приборами-барометрами. В жидкостных барометрах при изменении погоды столбик жидкости понижается или повышается.

Знания об атмосферном давлении необходимы в медицине, в технологических процессах, жизнедеятельности человека и всех живых организмов. Существует прямая связь между изменениями атмосферного давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления может служить признаком изменения погоды и влияет на самочувствие человека.

Описание трёх взаимосвязанных физических явлений из повседневной жизни:

Актуальность работы

Актуальность выбранной темы состоит в том, что во все времена люди, благодаря своим наблюдениям за поведением животных могли предугадать изменения погоды, стихийные бедствия, избежать людских жертв.

Влияние атмосферного давления на наш организм неизбежно, резкие изменения атмосферного давления влияют на самочувствие человека, особенно страдают метеозависимые люди. Конечно, уменьшить влияние атмосферного давления на здоровье человека мы не в силах, но помочь собственному организму можем. Правильно организовать свой день, распределить время между трудом и отдыхом может помочь умение измерять атмосферное давление, знание народных примет, использование самодельных приборов.

Цель работы: выяснить, какую роль в повседневной жизни человека играет атмосферное давление.

Задачи:

Методы исследования

Область исследования: атмосферное давление

Гипотеза: атмосферное давления имеет важное значение для человека.

Значимость работы: материал данной работы может быть использован на уроках и во внеурочной деятельности, в жизни моих одноклассников, учеников нашей школы, всеми любителями исследований природы.

План работы

I. Теоретическая часть (сбор информации):

II. Практическая часть:

III. Заключительная часть:

История измерения атмосферного давления

Мы живем на дне огромного воздушного океана, называемого атмосферой. Все изменения, которые происходят в атмосфере, непременно оказывают влияние на человека, на его здоровье, способы жизнедеятельности, т.к. человек является неотъемлемой частью природы. Каждый из факторов, определяющих погоду: атмосферное давление, температура, влажность, содержание в воздухе озона и кислорода, радиоактивность, магнитные бури и др. оказывает прямое или косвенное воздействие на самочувствие и здоровье человека. Остановимся на атмосферном давлении.

Атмосферное давление — это давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность.

В 1640 году великий герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца и приказал для этого подвести воду из ближайшего озера с использованием всасывающего насоса. Приглашенные флорентийские мастера сказали, что это невозможно, потому что воду нужно было всасывать на высоту более 32 футов (более 10 метров). А почему вода не всасывается на такую высоту, объяснить не могли. Герцог попросил разобраться великого ученого Италии Галилео Галилея. Хотя ученый уже был стар и болен и не мог заняться экспериментами, он все-таки предположил, что решение вопроса лежит в области определения веса воздуха и его давления на водную поверхность озера. За разрешение этого вопроса взялся ученик Галилея Эванджелиста Торричелли. Для проверки гипотезы своего учителя он провел свой знаменитый опыт. Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнил полностью ртутью, и плотно закрыв открытый конец трубки, перевернул ее этим концом в чашку с ртутью. Часть ртути из трубки вылилась, часть осталась. Над ртутью образовалось безвоздушное пространство. Атмосфера давит на ртуть в чашке, ртуть в трубке тоже давит на ртуть в чашке, так как установилось равновесие, то эти давления равны. Рассчитать давление ртути в трубке означает рассчитать давление атмосферы. Если атмосферное давление повышается или понижается, то столбик ртути в трубке соответственно повышается или понижается. Так появилась единица измерения атмосферного давления – мм. рт. ст. – миллиметр ртутного столба. Наблюдая за уровнем ртути в трубке, Торричелли заметил, что уровень меняется, значит, он не является постоянным и зависит от изменения погоды. Если давление повышается, погода будет хорошей: холодной – зимой, жаркой – летом. Если давление резко понижается, значит, ожидается появление облачности и насыщение влагой воздуха. Трубка Торричелли с приставленной линейкой представляет собой первый прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр. (Приложение 1)

Создавали барометры и другие ученые: Роберт Гук, Роберт Бойль, Эмиль Марриот. Водяные барометры сконструировал французский ученый Блез Паскаль и немецкий бургомистр города Магдебурга Отто фон Герике. Высота такого барометра составляла более 10 метров.

Для измерения давления пользуются различными единицами: мм ртутного столба, физическими атмосферами, в системе СИ – Паскалями.

Связь между погодой и атмосферным давлением

В романе Жюль Верна «Пятнадцатилетний капитан» заинтересовало описание о том, как понимать показания барометра.

«Капитан Гуль, хороший метеоролог, научил его понимать показания барометра. Мы вкратце расскажем, как надо пользоваться этим замечательным прибором.

Вот общие выводы, которые можно сделать из показаний этого ценного прибора. Дик Сэнд отлично умел разбираться в предсказаниях барометра и много раз убеждался, насколько они правильны. Каждый день он советовался со своим барометром, чтобы не быть застигнутым врасплох переменой погоды.»

Я провел наблюдения за изменением погоды и атмосферным давлением. И убедился, что существует эта зависимость.

Дата

Температура, °С

Осадки,

Атмосферное давление, мм рт.ст.

Источник