Gaiss ir gāze, taču, lai aprēķinātu atmosfēras spiedienu, jūs to varētu uzskatīt par šķidrumu un aprēķināt spiedienu jūras līmenī, izmantojot šķidruma spiediena izteiksmi. Šis izteiciens ir:
kur ρ ir gaisa blīvums, g ir gravitācijas paātrinājums un h ir atmosfēras augstums. Šī pieeja tomēr nedarbojas, jo ne ρ, ne h nav nemainīgi. Tradicionālā pieeja ir izmērīt dzīvsudraba kolonnas augstumu. Ja meklējat atmosfēras spiedienu noteiktā augstumā, varat izmantot barometrisko formulu. Šīs ir diezgan sarežģītas attiecības, kas ir atkarīgas no vairākiem mainīgajiem, tāpēc ir vieglāk vienkārši meklēt vajadzīgo vērtību tabulā.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Zinātnieki aprēķina atmosfēras spiedienu jūras līmenī, izmērot dzīvsudraba kolonnas augstumu un aprēķinot atmosfēras spiedienu, lai paaugstinātu kolonnu šajā augstumā.
Dzīvsudraba barometrs
Iegremdējiet stikla cauruli ar slēgtu galu dzīvsudraba paplātē un ļaujiet izplūst visam gaisam, pēc tam pagrieziet mēģeni vertikāli ar atveri, kas iegremdēta dzīvsudrabā. Caurules iekšpusē jums būs dzīvsudraba kolonna un vakuums starp kolonnas augšdaļu un mēģenes galu. Atmosfēras radītais spiediens uz dzīvsudrabu paplātē atbalsta kolonnu, tāpēc kolonnas augstums ir veids, kā izmērīt atmosfēras spiedienu. Ja caurule ir graduēta milimetros, kolonnas augstums būs aptuveni 760 mm atkarībā no atmosfēras apstākļiem. Šī ir 1 spiediena atmosfēras definīcija.
Dzīvsudrabs ir šķidrums, tāpēc, izmantojot spiediena vienādojumu, jūs varat aprēķināt kolonnas atbalstam nepieciešamo spiedienu. Šajā vienādojumā ρ ir dzīvsudraba blīvums un h ir kolonnas augstums. SI (metriskajās) vienībās viena atmosfēra ir vienāda ar 101 325 Pa (Paskali), un Lielbritānijas vienībās tā ir vienāda ar 14,696 psi (mārciņas uz kvadrātcollu). Torrs ir vēl viena atmosfēras spiediena vienība, kas sākotnēji tika definēta kā 1 mm Hg. Tās pašreizējā definīcija ir 1 torrs = 133,32 Pa. Viena atmosfēra = 760 tori.
Barometriskā formula
Lai gan atmosfēras spiedienu jūras līmenī nevar iegūt no kopējā atmosfēras augstuma, jūs varat aprēķināt gaisa spiediena izmaiņas no viena augstuma uz otru. Šis fakts kopā ar citiem apsvērumiem, tostarp ideālo gāzes likumu, noved pie eksponenciālas attiecības starp jūras līmeņa spiedienu (P0) un spiediens augstumā h (Ph). Šīs attiecības, kas pazīstamas kā barometriskā formula, ir:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = vienas gaisa molekulas masa
- g = paātrinājums gravitācijas dēļ
- k = Boltzmana konstante (ideālā gāzes konstante dalīta ar Avogadro skaitli)
- T = temperatūra
Lai gan šis vienādojums paredz spiedienu dažādos augstumos, tā prognozes atšķiras no novērojumiem. Piemēram, tas paredz 25 toru spiedienu 30 km (19 mi) augstumā, bet novērotais spiediens šajā augstumā ir tikai 9,5 tori. Neatbilstība galvenokārt ir saistīta ar faktu, ka augstākā temperatūrā temperatūra ir vēsāka.