Oras yra dujos, tačiau norint apskaičiuoti atmosferos slėgį, jį galite laikyti skysčiu ir apskaičiuoti slėgį jūros lygyje naudodami skysčio slėgio išraišką. Ši išraiška yra:
kur ρ yra oro tankis, g yra sunkio pagreitis, o h - atmosferos aukštis. Šis metodas vis dėlto neveikia, nes nei ρ, nei h nėra pastovūs. Tradicinis metodas yra gyvsidabrio stulpelio aukščio matavimas. Jei ieškote atmosferos slėgio tam tikrame aukštyje, galite naudoti barometrinę formulę. Tai gana sudėtingas ryšys, kuris priklauso nuo kelių kintamųjų, todėl paprasčiau tiesiog ieškoti lentelėje reikalingos vertės.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Mokslininkai apskaičiuoja atmosferos slėgį jūros lygyje, matuodami gyvsidabrio kolonos aukštį ir apskaičiuodami slėgį, kurį atmosfera turi daryti, kad kolona pakiltų į šį aukštį.
Merkurijaus barometras
Stiklinį vamzdelį su uždaru galu panardinkite į gyvsidabrio dėklą ir leiskite išbėgti visam orui, tada vamzdį pasukite vertikaliai, angą panardinę į gyvsidabrį. Vamzdžio viduje turėsite gyvsidabrio kolonėlę ir vakuumą tarp kolonos viršaus ir vamzdelio galo. Slėgis, kurį atmosfera daro gyvsidabriui dėkle, palaiko koloną, todėl kolonos aukštis yra būdas išmatuoti atmosferos slėgį. Jei vamzdis graduotas milimetrais, kolonos aukštis bus maždaug 760 mm, priklausomai nuo atmosferos sąlygų. Tai yra 1 slėgio atmosferos apibrėžimas.
Gyvsidabris yra skystis, todėl naudodamiesi slėgio lygtimi galite apskaičiuoti kolonėlės palaikymui reikalingą slėgį. Šioje lygtyje ρ yra gyvsidabrio tankis, o h - kolonos aukštis. SI (metriniais) vienetais viena atmosfera lygi 101 325 Pa (Paskaliai), o Didžiosios Britanijos vienetams - 14,696 psi (svarai už kvadratinį colį). Toras yra dar vienas atmosferos slėgio vienetas, kuris iš pradžių buvo apibrėžtas lygus 1 mm Hg. Dabartinis jo apibrėžimas yra 1 toras = 133,32 Pa. Viena atmosfera = 760 torų.
Barometrinė formulė
Nors negalima apskaičiuoti atmosferos slėgio jūros lygyje pagal bendrą atmosferos aukštį, galite apskaičiuoti oro slėgio pokyčius iš vieno aukščio į kitą. Šis faktas kartu su kitais sumetimais, įskaitant idealų dujų įstatymą, lemia eksponentinį ryšį tarp jūros lygio slėgio (P0) ir slėgis aukštyje h (Ph). Šis ryšys, žinomas kaip barometrinė formulė, yra:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = vienos oro molekulės masė
- g = pagreitis dėl sunkio jėgos
- k = Boltzmanno konstanta (ideali dujų konstanta padalyta iš Avogadro skaičiaus)
- T = temperatūra
Nors ši lygtis numato slėgį įvairiuose aukščiuose, jos prognozės skiriasi nuo stebėjimo. Pavyzdžiui, jis numato 25 torų slėgį 30 km (19 mylių) aukštyje, tačiau pastebėtas slėgis tame aukštyje yra tik 9,5 toro. Neatitikimas visų pirma yra susijęs su tuo, kad esant aukštesnei temperatūrai temperatūra yra šaltesnė.