Pokud jste někdy sledovali standardní zprávy o počasí v televizi nebo online prozkoumali místní podmínky, viděli jste něco, čemu se říká atmosférický tlak (často volané barometrický tlak protože zařízení používané k provádění těchto měření se nazývá barometr). Často se od vás zjevně očekává, že budete vědět, co je toto množství a co znamenají jednotky jako mm Hg, bez jakéhokoli vysvětlení.
Zatímco teplota, srážky a sluneční svit jsou obvykle hvězdami předpovědi, důležitá je také role tlaku. Poklesy atmosférického tlaku pod obvyklou hodnotu asi 760 mm Hg často předznamenávají větrné, deštivé nebo jinak nepříjemné podmínky, zatímco zvyšování atmosférického tlaku je obvykle předzvěstí spravedlivé oblohy přijít.
Co je tlak ve fyzice?
Tlak je množství síly vyvíjené na jednotku plochy. Síly přicházejí v mnoha formách, ale každý „druh“ vyžaduje jednotky hromadného zrychlení. Protože gravitace Země zrychluje masy směrem do středu Země, je hmotnost silou, jejíž standardní jednotkou je newton (N).
Vzduch má hmotu, i když se na ni nemusí cítit, protože těla pozemských tvorů se vyvinula tak, aby cítila váhu vzduchu jako vůbec žádnou. Kyslík, dusík, oxid uhličitý a další plyny zažívají gravitaci stejně jako cokoli jiného s hmotou, dokonce i jednotlivé atomy.
Pokud předpokládáte, že vzduch kolem vás má jednotnou hustotu, představte si, co by se stalo, kdybyste dokázali nakreslit 1 m na 1 m čtverec na zemi a změřte hmotnost vzduchu v imaginárním obdélníku, který se táhne svisle do vnějšího prostor. Tato váha dělená plochou čtverce (1 m2) by dával atmosférický tlak v N / m2 nebo Pascal (Pa).
Co je to atmosférický tlak?
Vzpomeňte si na „sloupec“ vzduchu nad výškou h, vyvíjejícím tlak na plochu o velikosti A čtverečních metrů (m2) na zemském povrchu. Pokud ze základní geometrie zdvojnásobíte hodnotu A („základna“ tohoto velmi vysokého hubeného obdélníku), zdvojnásobíte také objem obdélníku. To znamená dvakrát větší hmotnost a dvojnásobný tlak; hmotnost a tlak tedy oba přímo měnit s.
To znamená, že absolutní velikost oblasti, na které je měřen tlak, není relevantní; potřebujete znát pouze jeho hodnotu a váhu atmosféry nad ní. Tedy i malý systém může dělat práci, pokud je správně nastaven. Zařízení je otevřená mísa z rtuti z tekutého kovu připojená k vertikální trubce otevřené v hloubce rtuti, ale nahoře uzavřená vakuem. Hmotnost vzduchu tlačí rtuť vzhůru úměrně tlaku vzduchu, což umožňuje jeho měření.
- Pascal je jednotka tlaku SI, ale kilopascal (kPa) je vhodnější jednotkou pro tlaky v rozsahu atmosféry Země.
Co znamená „mm Hg“?
Zařízení popsané výše se nazývá rtuťový barometr. Normálně váha vzduchu vytváří tlak 760 mm Hg, nazývaný také jednotka torr. To znamená, že normální tlak vzduchu je dostatečný k udržení kolony rtuti vysoké asi 30 palců: (760 mm) (v / 25,4 mm) = 29,92 palce.
Představte si, co se stane, když poklesne tlak vzduchu. S menší hmotností na koloně rtuti klesne horní část kolony na nižší hodnotu; naopak, pokud se zvyšuje hmotnost nad kolonou (tj. stoupá atmosférický tlak), pak horní část kolony bude tlačeno nahoru, protože vzduch tvrdohlavě vytlačuje rtuť z misky do zkumavky clona.
Převod mm Hg na Pascal
Chcete-li vypočítat tlak prakticky ve všech myslitelných jednotkách vzhledem k tlaku v jakékoli jiné jednotce, přečtěte si zdroje.
- Všimněte si, že tlak vzduchu má stejně jako mnoho fyzikálních veličin závislost na teplotě; jak se molekuly pohybují rychleji a více narážejí se zvyšující se teplotou, tlak stoupá.