Vzduch je plyn, ale na účely výpočtu atmosférického tlaku by ste ho mohli považovať za kvapalinu a tlak na úrovni mora vypočítajte pomocou výrazu pre tlak kvapaliny. Tento výraz je:
kde ρ je hustota vzduchu, g je gravitačné zrýchlenie a h je výška atmosféry. Tento prístup však nefunguje, pretože ani ρ, ani h nie sú konštantné. Tradičným prístupom je namiesto toho meranie výšky stĺpca ortuti. Ak hľadáte atmosférický tlak v konkrétnej nadmorskej výške, môžete použiť barometrický vzorec. Toto je pomerne zložitý vzťah, ktorý závisí od niekoľkých premenných, takže je jednoduchšie vyhľadať požadovanú hodnotu v tabuľke.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Vedci vypočítavajú atmosférický tlak na úrovni mora meraním výšky stĺpca ortuti a výpočtom tlaku, ktorý musí atmosféra vyvíjať, aby stĺpec stúpol do tejto výšky.
Merkúrový barometer
Sklenenú trubicu so zatvoreným koncom ponorte do misky s ortuťou a nechajte uniknúť všetok vzduch. Potom tubu otočte kolmo s otvorom ponoreným do ortuti. Vo vnútri trubice budete mať stĺpec ortuti a medzi hornou časťou kolóny a koncom trubice vákuum. Tlak vyvíjaný atmosférou na ortuť v podnose podporuje kolónu, takže výška kolóny je spôsob, ako merať atmosférický tlak. Ak je trubica odstupňovaná v milimetroch, bude výška kolóny v závislosti od atmosférických podmienok približne 760 mm. Toto je definícia 1 atmosféry tlaku.
Ortuť je tekutina, takže tlak potrebný na podoprenie kolóny môžete vypočítať pomocou tlakovej rovnice. V tejto rovnici je ρ hustota ortuti a h je výška kolóny. V jednotkách SI (metrické) sa jedna atmosféra rovná 101 325 Pa (pascaloch) a v britských jednotkách 14,696 psi (libry na štvorcový palec). Torr je ďalšia jednotka atmosférického tlaku, ktorá bola pôvodne definovaná ako rovná 1 mm Hg. Jeho súčasná definícia je 1 torr = 133,32 Pa. Jedna atmosféra = 760 torr.
Barometrický vzorec
Aj keď atmosférický tlak na úrovni mora nemôžete odvodiť z celkovej výšky atmosféry, môžete vypočítať zmeny tlaku vzduchu z jednej výšky do druhej. Táto skutočnosť spolu s ďalšími úvahami, vrátane zákona o ideálnom plyne, vedie k exponenciálnemu vzťahu medzi tlakom na hladinu mora (P0) a tlak vo výške h (strh). Tento vzťah, známy ako barometrický vzorec, je:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = hmotnosť jednej molekuly vzduchu
- g = gravitačné zrýchlenie
- k = Boltzmannova konštanta (konštanta ideálneho plynu vydelená Avogadrovým číslom)
- T = teplota
Aj keď táto rovnica predpovedá tlaky v rôznych výškach, jej predpovede sa líšia od pozorovania. Napríklad predpovedá tlak 25 torr vo výške 30 km (19 mi), ale pozorovaný tlak v tejto výške je iba 9,5 torr. Rozdiel je spôsobený predovšetkým skutočnosťou, že vo vyšších polohách sú teploty chladnejšie.
