Ak ste niekedy pozerali štandardné správy o počasí v televízii alebo ste si online overili miestne podmienky, videli ste niečo, čo sa volá atmosferický tlak (často nazývané barometrický tlak pretože zariadenie používané na vykonávanie týchto meraní sa nazýva barometer). Často sa od vás zjavne očakáva, že budete vedieť, čo je toto množstvo a čo znamenajú jednotky ako mm Hg, a to bez vysvetlenia.
Aj keď teplota, zrážky a slnečné lúče sú zvyčajne hviezdami predpovede, dôležitá je aj úloha tlaku. Poklesy atmosférického tlaku pod obvyklú hodnotu asi 760 mm Hg často predznamenávajú veterné, daždivé alebo inak nepríjemné podmienky, zatiaľ čo stúpajúci atmosférický tlak je zvyčajne predzvesťou spravodlivej oblohy prísť.
Čo je tlak vo fyzike?
Tlak je množstvo sily vyvíjanej na jednotku plochy. Sily majú veľa podôb, ale každý „druh“ vyžaduje jednotky hromadného zrýchlenia. Pretože gravitácia Zeme urýchľuje masy smerom k stredu Zeme, hmotnosť je sila, ktorej štandardnou jednotkou je newton (N).
Vzduch má hmotnosť, aj keď sa na to nemusí cítiť, pretože telá pozemských tvorov sa vyvinuli tak, aby cítili váhu vzduchu ako vôbec žiadnu váhu. Kyslík, dusík, oxid uhličitý a ďalšie plyny prežívajú gravitáciu rovnako ako čokoľvek iné s hmotou, dokonca aj jednotlivé atómy.
Ak predpokladáte, že vzduch okolo vás má jednotnú hustotu, predstavte si, čo by sa stalo, keby ste dokázali nakresliť 1 m na 1 m štvorca na zemi a zmerajte hmotnosť vzduchu v imaginárnom obdĺžniku, ktorý sa tiahne vertikálne do vonkajšieho priestor. Táto váha vydelená plochou štvorca (1 m2) by dával atmosférický tlak v N / m2 alebo pascal (Pa).
Čo je to atmosférický tlak?
Myslite na „stĺpec“ vzduchu nad výškou h, vyvíjajúci tlak na plochu s rozlohou A štvorcových metrov (m2) na povrchu Zeme. Ak zo základnej geometrie zdvojnásobíte hodnotu A („základ“ tohto veľmi vysokého úzkeho obdĺžnika), zdvojnásobíte aj objem obdĺžnika. To znamená dvakrát väčšiu váhu a dvojnásobný tlak; hmotnosť a tlak teda oboje priamo meniť s.
To znamená, že absolútna veľkosť oblasti, na ktorej sa meria tlak, je irelevantná; potrebujete poznať iba jej hodnotu a váhu atmosféry nad ňou. Aj malý systém tak môže robiť prácu, ak je správne nastavený. Zostava je otvorenou miskou s hustou tekutou kovovou ortuťou pripojenou k zvislej trubici otvorenej v hĺbke ortuti, ale na vrchu vákuovo uzavretá. Hmotnosť vzduchu tlačí ortuť nahor v pomere k tlaku vzduchu, čo umožňuje jeho meranie.
- Pascal je jednotka tlaku SI, ale kilopascal (kPa) je pohodlnejšia jednotka pre tlaky v rozsahu zemskej atmosféry.
Čo znamená „mm Hg“?
Vyššie popísané zariadenie sa nazýva ortuťový barometer. Za normálnych okolností váha vzduchu vytvára tlak 760 mm Hg, nazývaný aj jednotka torr. To znamená, že normálny tlak vzduchu je dostatočný na udržanie stĺpca ortuti vysokého asi 30 palcov: (760 mm) (25,4 mm) = 29,92 palca.
Predstavte si, čo sa stane, keď poklesne tlak vzduchu. Pri menšej hmotnosti ortuťovej kolóny klesne horná časť kolóny na nižšiu hodnotu; naopak, ak sa hmotnosť nad stĺpcom zvýši (t.j. zvýši sa atmosférický tlak), potom vrchol kolóny bude tlačený nahor, pretože vzduch tvrdohlavo vytláča ortuť z misky do skúmavky clona.
Prevod mm Hg na Pascal
Ak chcete vypočítať tlak v prakticky každej mysliteľnej jednotke, ktorá zodpovedá tlaku v ktorejkoľvek inej jednotke, pozrite si zdroje.
- Pamätajte, že tlak vzduchu, rovnako ako mnoho iných fyzikálnych veličín, závisí od teploty; ako sa molekuly pohybujú rýchlejšie a viac narážajú na zvyšujúcu sa teplotu, tlak stúpa.