공기는 기체이지만 대기압을 계산할 때는이를 유체로 간주하고 유체 압력 표현을 사용하여 해수면 압력을 계산할 수 있습니다. 이 표현은 다음과 같습니다.
여기서 ρ는 공기의 밀도, g는 중력 가속도, h는 대기의 높이입니다. 그러나 ρ와 h가 일정하지 않기 때문에이 방법은 작동하지 않습니다. 전통적인 접근 방식은 대신 수은 기둥의 높이를 측정하는 것입니다. 특정 고도에서 대기압을 찾고 있다면 기압 공식을 사용할 수 있습니다. 이것은 여러 변수에 의존하는 상당히 복잡한 관계이므로 테이블에서 필요한 값을 찾는 것이 더 쉽습니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
과학자들은 수은 기둥의 높이를 측정하고 기둥을 그 높이까지 높이기 위해 대기가 가해 야하는 압력을 계산하여 해수면의 대기압을 계산합니다.
수은 기압계
끝이 닫힌 유리관을 수은 트레이에 담그고 모든 공기가 빠져 나가도록 한 다음 구멍이 수은에 잠긴 상태로 튜브를 똑바로 세웁니다. 튜브 내부에는 수은 기둥이 있고 기둥 상단과 튜브 끝 사이에는 진공이 있습니다. 트레이의 수은에 대한 대기의 압력이 기둥을지지하고 있으므로 기둥의 높이는 대기압을 측정하는 방법입니다. 튜브의 눈금이 밀리미터 인 경우 기둥의 높이는 대기 조건에 따라 약 760mm가됩니다. 이것은 1 기압의 정의입니다.
수은은 유체이므로 압력 방정식을 사용하여 컬럼을지지하는 데 필요한 압력을 계산할 수 있습니다. 이 방정식에서 ρ는 수은의 밀도이고 h는 기둥의 높이입니다. SI (미터법) 단위에서 1 기압은 101,325Pa (파스칼)와 같고 영국 단위에서는 14.696psi (평방 인치당 파운드)와 같습니다. torr은 원래 1mmHg와 같도록 정의 된 대기압의 또 다른 단위입니다. 현재 정의는 1 torr = 133.32 Pa입니다. 1 기압 = 760 torr입니다.
기압 공식
대기의 총 높이에서 해수면의 대기압을 유도 할 수는 없지만 한 높이에서 다른 높이로의 기압 변화를 계산할 수 있습니다. 이 사실은 이상 기체 법칙을 포함한 다른 고려 사항과 함께 해수면 압력 (P0) 및 높이 h에서의 압력 (Ph). 기압 공식으로 알려진이 관계는 다음과 같습니다.
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = 하나의 공기 분자의 질량
- g = 중력으로 인한 가속도
- k = 볼츠만 상수 (이상 기체 상수를 Avogadro의 수로 나눈 값)
- T = 온도
이 방정식은 다양한 높이의 압력을 예측하지만 그 예측은 관찰과 다릅니다. 예를 들어 30km (19 마일) 높이에서 25 torr의 압력을 예측하지만 해당 높이에서 관찰 된 압력은 9.5 torr에 불과합니다. 불일치는 주로 높은 고도에서 기온이 더 낮다는 사실 때문입니다.