Zrak je plin, toda za izračun atmosferskega tlaka bi ga lahko šteli za tekočino in izračunali tlak na morski gladini z uporabo izraza za pritisk tekočine. Ta izraz je:
kjer je ρ gostota zraka, g pospešek gravitacije in h višina ozračja. Ta pristop pa ne deluje, ker niti ρ niti h nista konstantna. Tradicionalni pristop je merjenje višine stolpca živega srebra. Če iščete atmosferski tlak na določeni nadmorski višini, lahko uporabite barometrično formulo. To je precej zapleteno razmerje, ki je odvisno od več spremenljivk, zato je lažje preprosto poiskati vrednost, ki jo potrebujete, v tabeli.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Znanstveniki izračunajo atmosferski tlak na morski gladini z merjenjem višine stolpca živega srebra in izračunavanjem tlaka, ki ga mora atmosfera izvajati, da se stolpec dvigne na to višino.
Merilnik živega srebra
Stekleno cevko z zaprtim koncem potopite v pladenj z živim srebrom in pustite, da ves zrak uhaja, nato pa cev obrnite pokončno z odprtino potopljeno v živo srebro V cevi boste imeli stolpec živega srebra in vakuum med vrhom stebra in koncem cevi. Pritisk, ki ga atmosfera izvaja na živo srebro v pladnju, podpira kolono, zato je višina kolone način za merjenje atmosferskega tlaka. Če je cev merjena v milimetrih, bo višina stebra približno 760 mm, odvisno od atmosferskih razmer. To je definicija 1 atmosfere tlaka.
Živo srebro je tekočina, zato lahko z enačbo tlaka izračunate tlak, potreben za podporo stolpca. V tej enačbi je ρ gostota živega srebra in h višina stebra. V enotah SI (metričnih) je ena atmosfera enaka 101.325 Pa (Pascalov), v britanskih enotah pa 14.696 psi (funtov na kvadratni palec). Torr je še ena enota atmosferskega tlaka, ki je bila prvotno določena kot enaka 1 mm Hg. Njegova trenutna definicija je 1 torr = 133,32 Pa. Ena atmosfera = 760 torr.
Barometrična formula
Čeprav atmosferskega tlaka na morski gladini ne morete izpeljati iz celotne višine ozračja, lahko izračunate spremembe zračnega tlaka iz ene višine v drugo. To dejstvo, skupaj z drugimi premisleki, vključno z zakonom o idealnem plinu, vodi do eksponentnega razmerja med tlakom na morski gladini (P0) in tlak na višini h (Ph). To razmerje, znano kot barometrična formula, je:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = masa ene molekule zraka
- g = pospešek zaradi gravitacije
- k = Boltzmannova konstanta (idealna plinska konstanta, deljena z Avogadrovim številom)
- T = temperatura
Čeprav ta enačba napoveduje pritiske na različnih višinah, se njene napovedi razlikujejo od opazovanja. Na primer, predvideva tlak 25 torr na višini 30 km (19 milj), toda opaženi tlak na tej višini je le 9,5 torr. Razlika je predvsem v tem, da so temperature na višjih legah hladnejše.