Въздухът е газ, но за целите на изчисляването на атмосферното налягане можете да го разглеждате като флуид и да изчислите налягането на морското равнище, използвайки израза за налягане на флуида. Този израз е:
където ρ е плътността на въздуха, g е ускорението на гравитацията и h е височината на атмосферата. Този подход обаче не работи, тъй като нито ρ, нито h са постоянни. Традиционният подход е вместо това да се измери височината на живачна колона. Ако търсите атмосферно налягане на определена височина, можете да използвате барометричната формула. Това е доста сложна връзка, която зависи от няколко променливи, така че е по-лесно просто да потърсите стойността, от която се нуждаете, в таблица.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Учените изчисляват атмосферното налягане на морското равнище, като измерват височината на живачна колона и изчисляват налягането, което атмосферата трябва да упражнява, за да издигне колоната до тази височина.
Меркурийният барометър
Потопете стъклена тръба със затворен край в тава с живак и оставете целия въздух да излезе, след което завъртете тръбата в изправено положение с отвора, потопен в живака. Ще имате колона с живак вътре в тръбата и вакуум между горната част на колоната и края на тръбата. Натискът, упражняван от атмосферата върху живака в тавата, поддържа колоната, така че височината на колоната е начин за измерване на атмосферното налягане. Ако тръбата е градуирана в милиметри, височината на колоната ще бъде приблизително 760 mm, в зависимост от атмосферните условия. Това е определението за 1 атмосфера на налягане.
Живакът е флуид, така че можете да изчислите налягането, необходимо за поддържане на колоната, като използвате уравнението на налягането. В това уравнение ρ е плътността на живака и h е височината на колоната. В SI (метрични) единици една атмосфера е равна на 101 325 Pa (Паскали), а в британски единици е равна на 14,696 psi (паунда на квадратен инч). Torr е друга единица атмосферно налягане, първоначално определена като равна на 1 mm Hg. Настоящата му дефиниция е 1 torr = 133,32 Pa. Една атмосфера = 760 torr.
Барометричната формула
Въпреки че не можете да извлечете атмосферното налягане на морското равнище от общата височина на атмосферата, можете да изчислите промените в въздушното налягане от една височина на друга. Този факт, заедно с други съображения, включително закона за идеалния газ, водят до експоненциална връзка между налягането на морското равнище (P0) и налягане на височина h (Pз). Тази връзка, известна като барометрична формула, е:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = маса на една молекула въздух
- g = ускорение поради гравитацията
- k = константата на Болцман (идеална газова константа, разделена на числото на Авогадро)
- T = температура
Въпреки че това уравнение предсказва натиск на различни височини, неговите прогнози се различават от наблюдението. Например, той предвижда налягане от 25 тора на височина 30 км (19 мили), но наблюдаваното налягане на тази височина е само 9,5 тора. Разминаването се дължи преди всичко на факта, че температурите са по-студени при по-високи надморски височини.
