Om du någonsin har sett en vanlig väderrapport på TV eller kollat de lokala förhållandena online har du sett något som heter atmosfärstryck (ofta kallad barometertryck eftersom enheten som används för att göra dessa mätningar kallas en barometer). Ofta förväntas du tydligen veta vad denna kvantitet är och vad enheter som mm Hg betyder utan någon förklaring.
Medan temperatur, nederbörd och solsken vanligtvis är stjärnorna i prognosen är tryckets roll också viktig. Droppar i atmosfärstryck under det vanliga värdet på cirka 760 mm Hg är ofta lätta, regniga eller i övrigt obehagliga förhållanden, medan stigande atmosfärstryck vanligtvis är en förkunnare av skön himmel att komma.
Vad är tryck i fysik?
Tryck är mängden kraft som utövas per ytenhet. Krafter finns i många former, men varje "slag" tar enheter av mass gånger acceleration. Eftersom jordens tyngdkraft accelererar massorna mot jordens centrum, är vikten en kraft vars standardenhet är newton (N).
Luft har massa, även om det kanske inte känns som det eftersom kropparna hos jordvarelser har utvecklats för att känna luftens vikt som ingen vikt alls. Syre, kväve, koldioxid och andra gaser upplever gravitation precis som allt annat med massa gör, även enskilda atomer.
Om du antar att luften runt dig har likformig densitet, föreställ dig vad som skulle hända om du kunde rita en 1-m vid 1-m kvadrat på marken och mäta luftens vikt i en imaginär rektangel som sträcker sig vertikalt till yttre Plats. Denna vikt dividerat med torget (1 m2) skulle ge atmosfärstrycket i N / m2 eller pascal (Pa).
Vad är atmosfärstryck?
Tänk på "luftkolonnen" ovanför höjden h, som utövar ett tryck på ett område som mäter A kvadratmeter (m2) vid jordens yta. Från grundläggande geometri, om du fördubblar värdet A ("basen" för denna mycket långa, mager rektangel), fördubblar du också volymen på rektangeln. Detta betyder dubbelt så mycket vikt och två gånger trycket; vikt och tryck därmed båda varierar direkt med en.
Detta betyder att den absoluta storleken på det område över vilket tryck mäts är irrelevant; du behöver bara veta dess värde och vikten av atmosfären ovanför den. Således kan även ett litet system göra jobbet om det är korrekt inställt. Inställningen är en öppen skål med det täta flytande metallkvicksilveret som är anslutet till ett vertikalt rör som är öppet i kvicksilverns djup men vakuumtät på toppen. Luftens vikt skjuter kvicksilver uppåt i proportion till lufttrycket, så att det senare kan mätas.
- Pascal är SI-enheten för tryck, men kilopascal (kPa) är en mer bekväm enhet för tryck inom området för jordens atmosfär.
Vad betyder "mm Hg"?
Enheten som beskrivs ovan kallas en kvicksilverbarometer. Normalt skapar luftens vikt ett tryck på 760 mm Hg, en enhet som också kallas torr. Detta innebär att normalt lufttryck är tillräckligt för att hålla en kvicksilverkolonn ungefär 30 tum hög: (760 mm) (in / 25,4 mm) = 29,92 in.
Föreställ dig vad som händer när lufttrycket sjunker. Med mindre vikt på kvicksilverkolonnen faller kolonnens topp till ett lägre värde. Omvänt, om vikten ovanför kolonnen ökar (dvs. atmosfärstrycket stiger), så kommer toppen av kolonnen kommer att tvingas uppåt då luft envis förskjuter kvicksilver från skålen in i röret öppning.
Omvandla mm Hg till Pascal
För att beräkna trycket i praktiskt taget alla tänkbara enheter med tanke på trycket i någon annan enhet, se Resurser.
- Observera att lufttrycket, som många fysiska mängder, har ett temperaturberoende; när molekyler rör sig snabbare och kolliderar mer med ökande temperatur ökar trycket.