Vzduch je plyn, ale pro účely výpočtu atmosférického tlaku byste jej mohli považovat za kapalinu a vypočítat tlak na hladině moře pomocí výrazu pro tlak kapaliny. Tento výraz je:
kde ρ je hustota vzduchu, g je gravitační zrychlení a h je výška atmosféry. Tento přístup však nefunguje, protože ani ρ ani h nejsou konstantní. Tradiční přístup je místo toho měřit výšku kolony rtuti. Pokud hledáte atmosférický tlak v určité nadmořské výšce, můžete použít barometrický vzorec. Jedná se o poměrně složitý vztah, který závisí na několika proměnných, takže je snazší vyhledat požadovanou hodnotu v tabulce.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Vědci vypočítávají atmosférický tlak na hladině moře měřením výšky kolony rtuti a výpočtem tlaku, který musí atmosféra vyvinout, aby kolonu zvedla do této výšky.
Merkurový barometr
Ponořte skleněnou trubici se zavřeným koncem do podnosu rtuti a nechejte uniknout veškerý vzduch, poté trubku otočte svisle s otvorem ponořeným do rtuti. V trubici budete mít sloupec rtuti a mezi horní částí kolony a koncem trubice vakuum. Tlak vyvíjený atmosférou na rtuť v misce podporuje kolonu, takže výška kolony je způsob, jak měřit atmosférický tlak. Pokud je trubice odstupňována v milimetrech, bude výška kolony přibližně 760 mm, v závislosti na atmosférických podmínkách. Toto je definice 1 tlakové atmosféry.
Rtuť je kapalina, takže můžete vypočítat tlak potřebný k podpoře kolony pomocí tlakové rovnice. V této rovnici je ρ hustota rtuti a h je výška kolony. V SI (metrických) jednotkách je jedna atmosféra rovna 101 325 Pa (Pascalech) a v britských jednotkách je to 14 696 psi (liber na čtvereční palec). Torr je další jednotka atmosférického tlaku, která byla původně definována jako 1 mm Hg. Jeho aktuální definice je 1 torr = 133,32 Pa. Jedna atmosféra = 760 torr.
Barometrický vzorec
Ačkoli nemůžete odvodit atmosférický tlak na úrovni moře z celkové výšky atmosféry, můžete vypočítat změny tlaku vzduchu z jedné výšky do druhé. Tato skutečnost spolu s dalšími úvahami, včetně zákona o ideálním plynu, vede k exponenciálnímu vztahu mezi tlakem na hladinu moře (P0) a tlak ve výšce h (strh). Tento vztah, známý jako barometrický vzorec, je:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = hmotnost jedné molekuly vzduchu
- g = gravitační zrychlení
- k = Boltzmannova konstanta (konstanta ideálního plynu dělená Avogadrovým číslem)
- T = teplota
Ačkoli tato rovnice předpovídá tlaky v různých výškách, její předpovědi se od pozorování liší. Například předpovídá tlak 25 torr ve výšce 30 km (19 mi), ale pozorovaný tlak v této výšce je pouze 9,5 torr. Rozpor je způsoben především tím, že teploty jsou ve vyšších nadmořských výškách chladnější.
