Aerul este un gaz, dar în scopul calculării presiunii atmosferice, l-ați putea considera ca un fluid și puteți calcula presiunea la nivelul mării folosind expresia pentru presiunea fluidului. Această expresie este:
unde ρ este densitatea aerului, g este accelerația gravitației și h este înălțimea atmosferei. Această abordare nu funcționează, totuși, deoarece nici ρ și h nu sunt constante. Abordarea tradițională este de a măsura în schimb înălțimea unei coloane de mercur. Dacă sunteți în căutarea presiunii atmosferice la o anumită altitudine, puteți utiliza formula barometrică. Aceasta este o relație destul de complexă care depinde de mai multe variabile, deci este mai ușor să căutați doar valoarea de care aveți nevoie într-un tabel.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Oamenii de știință calculează presiunea atmosferică la nivelul mării măsurând înălțimea unei coloane de mercur și calculând presiunea pe care atmosfera trebuie să o exercite pentru a ridica coloana la acea înălțime.
Barometrul Mercur
Scufundați un tub de sticlă cu capătul închis într-o tavă de mercur și lăsați să scape tot aerul, apoi rotiți tubul în poziție verticală cu deschiderea scufundată în mercur. Veți avea o coloană de mercur în interiorul tubului și un vid între partea de sus a coloanei și capătul tubului. Presiunea exercitată de atmosferă asupra mercurului din tavă susține coloana, astfel încât înălțimea coloanei este un mod de a măsura presiunea atmosferică. Dacă tubul este gradat în milimetri, înălțimea coloanei va fi de aproximativ 760 mm, în funcție de condițiile atmosferice. Aceasta este definiția unei atmosfere de presiune.
Mercurul este un fluid, deci puteți calcula presiunea necesară pentru a susține coloana utilizând ecuația presiunii. În această ecuație, ρ este densitatea mercurului și h este înălțimea coloanei. În unitățile SI (metrice), o atmosferă este egală cu 101.325 Pa (Pascals), iar în unitățile britanice, este egală cu 14.696 psi (lire pe inch pătrat). Torr este o altă unitate de presiune atmosferică definită inițial ca fiind egală cu 1 mm Hg. Definiția sa actuală este 1 torr = 133,32 Pa. O atmosferă = 760 torr.
Formula barometrică
Deși nu puteți obține presiunea atmosferică la nivelul mării din înălțimea totală a atmosferei, puteți calcula modificările presiunii aerului de la o înălțime la alta. Acest fapt, împreună cu alte considerații, inclusiv legea ideală a gazelor, conduc la o relație exponențială între presiunea nivelului mării (P0) și presiunea la înălțimea h (Ph). Această relație, cunoscută sub numele de formula barometrică, este:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = masa unei molecule de aer
- g = accelerație datorată gravitației
- k = constanta lui Boltzmann (constanta de gaz ideala impartita la numarul lui Avogadro)
- T = temperatura
Deși această ecuație prezice presiuni la diferite înălțimi, predicțiile sale diferă de observație. De exemplu, prezice o presiune de 25 torr la o înălțime de 30 km (19 mi), dar presiunea observată la acea înălțime este de numai 9,5 torr. Discrepanța se datorează în primul rând faptului că temperaturile sunt mai scăzute la cote mai mari.