Zrak je plin, ali u svrhu izračunavanja atmosferskog tlaka mogli biste ga smatrati tekućinom i izračunati tlak na razini mora koristeći izraz za tlak fluida. Ovaj izraz je:
gdje je ρ gustoća zraka, g akceleracija gravitacije, a h visina atmosfere. Ovaj pristup, međutim, ne uspijeva jer ni ρ ni h nisu konstantni. Tradicionalni pristup je mjerenje visine stupca žive. Ako tražite atmosferski tlak na određenoj nadmorskoj visini, mogli biste upotrijebiti barometarsku formulu. Ovo je prilično složen odnos koji ovisi o nekoliko varijabli, pa je lakše jednostavno potražiti vrijednost koja vam je potrebna u tablici.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Znanstvenici izračunavaju atmosferski tlak na razini mora mjerenjem visine stupa žive i izračunavanjem tlaka koji atmosfera mora vršiti da bi stup podigla na tu visinu.
Merionov barometar
Staklenu cijev sa zatvorenim krajem potopite u pladanj sa živom i pustite da sav zrak izađe, a zatim okrenite cijev uspravno s otvorom potopljenim u živu. Imat ćete stupac žive unutar cijevi i vakuum između vrha stupa i kraja cijevi. Pritisak koji atmosfera vrši na živu u pladnju podupire stup, pa je visina stupa način mjerenja atmosferskog tlaka. Ako se cijev gradi u milimetrima, visina stupa bit će približno 760 mm, ovisno o atmosferskim uvjetima. Ovo je definicija 1 atmosfere pritiska.
Živa je fluid, pa pomoću jednadžbe tlaka možete izračunati tlak potreban za podupiranje stupa. U ovoj je jednadžbi ρ gustoća žive, a h visina stupa. U SI (metričkim) jedinicama jedna atmosfera jednaka je 101.325 Pa (Pascala), a u britanskim jedinicama 14.696 psi (funti po kvadratnom inču). Torr je još jedna jedinica atmosferskog tlaka izvorno definirana da bude jednaka 1 mm Hg. Njegova trenutna definicija je 1 torr = 133,32 Pa. Jedna atmosfera = 760 torr.
Barometrijska formula
Iako ne možete izvući atmosferski tlak na razini mora iz ukupne visine atmosfere, možete izračunati promjene tlaka zraka s jedne na drugu visinu. Ova činjenica, zajedno s drugim razmatranjima, uključujući zakon o idealnom plinu, dovodi do eksponencijalne veze između tlaka u razini mora (P0) i tlaka na visini h (Ph). Ovaj odnos, poznat kao barometarska formula, je:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = masa jedne molekule zraka
- g = ubrzanje zbog gravitacije
- k = Boltzmannova konstanta (idealna plinska konstanta podijeljena s Avogadrovim brojem)
- T = temperatura
Iako ova jednadžba predviđa pritiske na različitim visinama, njezina se predviđanja razlikuju od promatranja. Na primjer, predviđa pritisak od 25 torr na visini od 30 km (19 milja), ali promatrani tlak na toj visini iznosi samo 9,5 torr. Razlika je prije svega zbog činjenice da su temperature hladnije na višim nadmorskim visinama.