Чем выше тем давление меньше

Атмосферное давление
p <\displaystyle \ p>
Размерность	L −1 MT −2
Единицы измерения
СИ	Па
СГС	дин·см -2
Примечания
скаляр

Атмосфе́рное давле́ние — давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере на единицу площади поверхности по нормали к ней [1] . В покоящейся стационарной атмосфере давление равно отношению веса вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения. Атмосферное давление является одним из термодинамических параметров состояния атмосферы, оно изменяется в зависимости от места и времени [2] . Давление — величина скалярная, имеющая размерность L −1 MT −2 , измеряется барометром.

Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является паскаль (русское обозначение: Па; международное: Pa). Кроме того, в Российской Федерации в качестве внесистемных единиц давления допущены к использованию бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба, метр водяного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр и атмосфера техническая [3] . Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C, называется нормальным атмосферным давлением ( 101 325 Па ) [2] . С высотой атмосферное давление уменьшается. Например, горная болезнь начинается на высоте около 2-3 км, а атмосферное давление на вершине Эвереста составляет примерно 1/4 от показателя на уровне моря.

Содержание

История [ править | править код ]

Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами — вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с более тяжёлым веществом — ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес [5] . Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм [6] .

Изменчивость и влияние на погоду [ править | править код ]

На земной поверхности атмосферное давление изменяется время от времени и от места к месту. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 — 816 мм рт. ст. [7] (в центральной части смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба) [8] .

В стационарных условиях атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается барометрической формулой [9] .

На картах атмосферное давление изображается с помощью изобар — изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря [10] .

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.

1 Па = 0,0075 мм рт. ст., или 1 мм рт. ст. = 133,3 Па

Стандартное давление [ править | править код ]

В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление, равное 100 кПа [11] . Атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышележащего столба воздуха с единичным сечением.

В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1,01325 бар (1013,25 мбар) или 101 325 Па в Международной системе единиц (СИ).

Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой:

− Δ p = g ρ Δ z , <\displaystyle -\Delta p=g\rho \Delta z,>

где: p <\displaystyle p> — давление, g <\displaystyle g> — ускорение свободного падения, ρ <\displaystyle \rho > — плотность воздуха, Δ z <\displaystyle \Delta z> — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты ( 0>"> Δ z > 0 <\displaystyle \Delta z>0> 0>"/> ) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Строго говоря, основное уравнение статики справедливо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха Δ z <\displaystyle \Delta z> . Однако на практике оно применимо, когда изменение высоты достаточно мало по отношению к приблизительной толщине атмосферы.

Барическая ступень [ править | править код ]

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. Считая, что атмосфера не испытывает существенного вертикального ускорения (то есть находится в квазистатическом состоянии), из основного закона статики получаем, что барическая ступень h <\displaystyle h> равна:

h = − Δ z / Δ p = 1 / g ρ . <\displaystyle h=-\Delta z/\Delta p=1/g\rho .>

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 [ править | править код ]

Многие метеостанции рассылают так называемые «синоптические телеграммы», в которых указывается давление, приведённое к уровню моря (см. КН-01, METAR). Это делается для того, чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, а также для нужд авиации. Приведённое давление используется также и на синоптических картах.

При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа:

z 2 − z 1 = 18400 ( 1 + λ t ) lg ⁡ ( p 1 / p 2 ) . <\displaystyle z_<2>-z_<1>=18400(1+\lambda t)\lg(p_<1>/p_<2>).>

То есть, зная давление и температуру на уровне z 2 <\displaystyle z_<2>> , можно найти давление p 1 <\displaystyle p_<1>> на уровне моря z 1 = 0 <\displaystyle z_<1>=0> .

Вычисление давления на высоте h <\displaystyle h> по давлению на уровне моря P 0 <\displaystyle P_<0>> и температуре воздуха T <\displaystyle T> :

P = P 0 e − M g h / R T , <\displaystyle P=P_<0>e^<-Mgh/RT>,>

где P 0 <\displaystyle P_<0>> — давление Па на уровне моря [Па];
M <\displaystyle M> — молярная масса сухого воздуха, M = 0,029 кг/моль;
g <\displaystyle g> — ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;
R <\displaystyle R> — универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/моль·К;
T <\displaystyle T> — абсолютная температура воздуха, К, T = t + 273 , 15 <\displaystyle T=t+273,15> , где t <\displaystyle t> — температура Цельсия, выражаемая в градусах Цельсия (обозначение: °C);
h <\displaystyle h> — высота, м.

На небольших высотах каждые 12 м подъёма уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт. ст. На больших высотах эта закономерность нарушается [5] .

Более простые расчёты (без учёта температуры) дают:

P = P 0 ( 0 , 87 ) h = P 0 ⋅ 10 − 0 , 06 h , <\displaystyle P=P_<0>(0,87)^=P_<0>\cdot 10^<-0,06h>,>

где h <\displaystyle h> — высота в километрах.

Измерения и расчёт показывают в полном согласии, что при подъёме над уровнем моря на каждый километр давление будет падать на 0,1 долю; то же самое относится и к спуску в глубокие шахты под уровень моря — при опускании на один километр давление будет возрастать на 0,1 своего значения.

Речь идёт об изменении на 0,1 от значения на предыдущей высоте. Это значит, что при подъёме на один километр давление уменьшается до 0,9 (точнее 0,87 [прим 1] ) от давления на уровне моря.

В прогнозах погоды и сводках, распространяемых для населения через интернет и по радио, используется неприведённое давление, то есть, фактическое давление на уровне местности.

Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 — 816 мм рт. ст. (внутри смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба). В стационарных условиях атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. На картах атмосферное давление изображается с помощью изобар — изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря. Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа (гектопаскаль), называется «барической (барометрической) ступенью». 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.

Пониженное атмосферное давление человек может ощутить, когда находиться на горе и взлетает на самолете. Основной физиологический фактор высоты это пониженное атмосферное давление и, вследствие этого, пониженное парциальное давление кислорода. Организм реагирует на пониженное атмосферное давление, прежде всего, усилением дыхания. Благодаря этому процессу, легочная вентиляция человека, который испытывает пониженное атмосферное давление, возрастает в необходимых пределах и организм получает достаточный объем кислорода.

Как расчитвть высоту По изменению атмосферного давления?

4 –Каковы были показания барометра, если известно, что при поднятии на 12 м атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст. (1фут=30,5см)? Ответ: Плотность воздуха убывает с высотой.Чем выше, тем воздух разряжённее. Чтобы вдохнутьвоздух, человек с помощью мышц расширяет грудную клетку.

§ 175. Распределение атмосферного давления по высоте

Построение графика убывания давления с высотой. Но с увеличением высоты плотность воздуха убывает.

Атмосферное давление измеряется с помощью барометров. Рядом с трубкой крепится шкала, показывающая изменение давления. Высота ртутного столба меняется при изменении давления.

По разным регионам земного шара воздействие неодинаково. Показатели связаны с приподнятостью поверхности над уровнем моря, направлением ветра, влажности и температуры окружающей среды. Теплый воздух весит меньше, чем холодный. Над областью с повышенной температурой или влажностью сжатие атмосферы всегда меньше.

Чем выше уровня моря, тем давление воздуха меньше. Он снижается, так как с поднятием уменьшается высота столба воздуха, который давит на земную поверхность. С высотой давление падает еще и потому, что уменьшается плотность самого воздуха. Следовательно, с изменением температуры воздуха непрерывно меняется и давление.

Зависимость давления от высоты над уровнем моря

Затем отверстие открывали, часть ртути выливалась, а в трубке оставался столб ртути определенной высоты h, гидростатическое давление которого уравновешивается атмосферным давлением. Атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты подъема над Землей. Это объясняется тем, что с увеличением высоты толщина сжимающего слоя атмосферы уменьшается.

Мы хотим рассказать, чем обусловлена зависимость давления от высоты. Исследования показали, что зависимость атмосферного давления от высоты отличается следующим: повышение на десять метров вызывает снижение параметра на одну единицу. Сила оказываемого воздухом давления также зависит от температуры, которая очень понижается при подъеме на большую высоту.

Таким образом, с ростом расстояния до земли увеличивается сила тяжести, действующая на воздух в нижних частях атмосферы. Заметьте, что физическая сущность повышения давления в жидкости с увеличением глубины та же самая, что и в воздухе. Сжимаемость воздуха же приводит к тому, что зависимость давления от высоты подъема над уровнем моря становится экспоненциальной. Больцмановское распределение, на самом деле, напрямую связано с явлением спада давления воздуха, ибо этот спад и приводит к тому, что концентрация частиц с высотой уменьшается.

Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

При подъеме на большую высоту понижение атмосферного давления и разреженный воздух вызывают учащение частоты сердечных сокращений, повышение показателей кровяного давления. Однако при дальнейшем увеличении высоты уровень АД начинает снижаться.

Так как с подъемом вверх воздух становится все более разреженным, атмосферное давление понижается (в тропосфере в среднем 1 мм на каждые 10,5 м подъема). Поэтому для территорий, расположенных на разной высоте над уровнем моря, средним будет свое значение атмосферного давления. Поэтому у полюсов атмосферное давление, повышенное по сравнению с широтами на 60-65°. В результате того, что в умеренных широтах Северного полушария зимой атмосферное давление над материками сильно повышается, пояс низкого давления прерывается. Величина изменения атмосферного давления на единицу расстояния (100 км) называется барическим градиентом.

Однако явление притяжения к Земле все же заставляет больше молекул воздуха находиться в нижних слоях атмосферы. Однако уменьшение плотности воздуха с высотой имеет значение, если рассматривать всю атмосферу, составляющую около 10000 км высоты. В таком случае на изменение атмосферного давления оказывает влияние только изменение высоты над уровнем моря. Тогда можно легко посчитать, как именно с высотой меняется атмосферное давление.

Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к земле. атмосферное давление определяется на уровне моря при температуре 15 градусов Цельсия и равно 760 мм ртутного столба. Чем больше высота над уровнем моря, тем меньше давление, то есть у подножия горы давление выше.

У её основания. Давление падает с высотой.

Воздух на высоте горы, называют разряженным. Отчет высоты горы, ведется географами, от уровня моря, так как это исходная точка и эталон в целом.

Разряженный воздух, говорит о том, что давление ниже, причина, более высокое положение от земли и ее гравитации.

У самой же земли, такое давление выше, так как внутреннее ядро Земли к человеку ближе и гравитация сильнее и циркуляция воздуха, соответственно тоже.