إذا سبق لك أن شاهدت تقريرًا قياسيًا عن الطقس على شاشة التلفزيون أو تحققت من الظروف المحلية عبر الإنترنت ، فقد رأيت شيئًا يسمى الضغط الجوي (تسمى غالبًا الضغط الجوي لأن الجهاز المستخدم لأخذ هذه القياسات يسمى بارومتر). غالبًا ما يُتوقع منك على ما يبدو أن تعرف ما هي هذه الكمية وما هي الوحدات مثل ملم زئبق تعني ، دون أي تفسير.
في حين أن درجة الحرارة وهطول الأمطار وضوء الشمس عادة ما تكون نجوم التنبؤ ، فإن دور الضغط مهم أيضًا. غالبًا ما ينذر انخفاض الضغط الجوي عن القيمة المعتادة البالغة حوالي 760 ملم زئبق بهبوب رياح أو ممطر أو بخلاف ذلك ، تكون الظروف غير سارة ، في حين أن ارتفاع الضغط الجوي عادة ما يكون نذير سماء عادلة ليأتي.
ما هو الضغط في الفيزياء؟
الضغط هو مقدار القوة المبذولة لكل وحدة مساحة. تأتي القوى بأشكال عديدة ، لكن كل "نوع" يأخذ وحدات من كتلة مضروبة في التسارع. نظرًا لأن جاذبية الأرض تسرع الكتل نحو مركز الأرض ، فإن الوزن يمثل قوة ، ووحدة قياسها هي النيوتن (N).
الهواء له كتلة ، على الرغم من أنه قد لا يشعر به لأن أجسام مخلوقات الأرض قد تطورت لتشعر بثقل الهواء كأنه لا وزن على الإطلاق. يختبر الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى الجاذبية تمامًا مثل أي شيء آخر له كتلة ، حتى الذرات الفردية.
إذا افترضت أن كثافة الهواء من حولك منتظمة ، فتخيل ما سيحدث إذا كان بإمكانك رسم 1 م في 1 م مربع على الأرض وقياس وزن الهواء في مستطيل وهمي يمتد عموديًا إلى الخارج الفضاء. هذا الوزن مقسومًا على مساحة المربع (1 م2) من شأنه أن يعطي الضغط الجوي N / m2 أو باسكال (بنسلفانيا).
ما هو الضغط الجوي؟
فكر في "عمود" الهواء فوق ارتفاع h ، يمارس ضغطًا على مساحة تبلغ A متر مربع (m2) على سطح الأرض. من الهندسة الأساسية ، إذا ضاعفت قيمة A ("قاعدة" هذا المستطيل الرفيع جدًا والنحيف) ، فإنك تضاعف أيضًا حجم المستطيل. وهذا يعني ضعف الوزن وضِعف الضغط ؛ وبالتالي الوزن والضغط على حد سواء تختلف بشكل مباشر مع.
وهذا يعني أن الحجم المطلق للمنطقة التي يقاس الضغط عليها غير ذي صلة ؛ ما عليك سوى معرفة قيمته وقيمة وزن الغلاف الجوي فوقه. وبالتالي ، حتى النظام الصغير يمكنه القيام بالمهمة إذا تم إعداده بشكل صحيح. الإعداد عبارة عن طبق مفتوح من الزئبق المعدني السائل الكثيف متصل بأنبوب عمودي مفتوح في عمق الزئبق ولكنه محكم الإغلاق من الأعلى. يدفع وزن الهواء الزئبق لأعلى بما يتناسب مع ضغط الهواء ، مما يسمح بقياس الأخير.
- الباسكال هو وحدة ضغط في النظام الدولي للوحدات ، لكن كيلوباسكال (kPa) هو وحدة أكثر ملاءمة للضغوط في نطاق تلك الموجودة في الغلاف الجوي للأرض.
ماذا تعني "مم زئبق"؟
الجهاز الموصوف أعلاه يسمى مقياس الزئبق. عادة ، يُنشئ وزن الهواء ضغطًا قدره 760 مم زئبق ، وتسمى هذه الوحدة أيضًا تور. هذا يعني أن ضغط الهواء العادي كافٍ للحفاظ على ارتفاع عمود الزئبق بحوالي 30 بوصة: (760 مم) (بوصة / 25.4 مم) = 29.92 بوصة.
تخيل ماذا يحدث عندما ينخفض ضغط الهواء. مع انخفاض الوزن على عمود الزئبق ، سينخفض الجزء العلوي من العمود إلى قيمة أقل ؛ على العكس من ذلك ، إذا زاد الوزن فوق العمود (أي ارتفاع الضغط الجوي) ، فإن القمة سيتم دفع العمود لأعلى حيث يعمل الهواء بعناد على إزاحة الزئبق من الطبق إلى الأنبوب فتحة.
تحويل مم من الزئبق إلى باسكال
لحساب الضغط في كل وحدة يمكن تصورها تقريبًا نظرًا للضغط في أي وحدة أخرى ، راجع الموارد.
- لاحظ أن ضغط الهواء ، مثل العديد من الكميات الفيزيائية ، يعتمد على درجة الحرارة ؛ عندما تتحرك الجزيئات بشكل أسرع وتتصادم أكثر مع زيادة درجة الحرارة ، يرتفع الضغط.