Presiune atmosferică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În meteorologie , presiunea atmosferică este o mărime fizică care exprimă raportul dintre forța și greutatea coloanei de aer care cântărește pe o suprafață, prezentă în orice punct al atmosferei terestre și măsurarea ariei suprafeței în sine. În majoritatea cazurilor, valoarea acestei cantități este echivalentă cu presiunea hidrostatică exercitată de greutatea coloanei de aer prezente deasupra punctului de măsurare și este măsurată în sistemul internațional în pascale și cu un instrument de măsurare cunoscut sub numele de barometru . [1]

Descriere

La nivelul mării volumul de 1 de aer (la o temperatură de 0 ° C ) are o masă de aprox 1,30 kg . Valoarea presiunii atmosferice variază, de asemenea, în funcție de temperatură și cantitatea de vapori de apă conținută în atmosferă și scade odată cu creșterea altitudinii , în raport cu nivelul mării, a punctului în care este măsurată. Zonele cu presiune scăzută au o masă atmosferică substanțial mai mică deasupra lor, invers zonele cu presiune ridicată au o masă atmosferică mai mare.

Din punct de vedere istoric, presiunea atmosferică a fost măsurată cu acuratețe pentru prima dată de Evangelista Torricelli prin așa-numitul tub Torricelli , primul exemplu de barometru . Deoarece 76 cm³ de mercur au o masă de 1,033 kg, putem spune că presiunea atmosferică presată pe fiecare centimetru pătrat de suprafață are o forță egală cu forța de greutate a unei mase de 1,033 kg. [2] [3] Această valoare, luată ca unitate de măsură a presiunii atmosferice, se numește atmosferă (simbol atm): 1 atm = 1033 g / cm² . Unitățile de măsură ale presiunii atmosferice sunt: [4]

În sistemul internațional (SI), pascal este utilizat deoarece este definit ca raportul dintre componenta normală a unei forțe (măsurată în Newton) și o suprafață (măsurată în metri pătrați), [5] și este legată de atmosfera de echivalență : 1 atm = Pa (mai precis 1 atm = 101325 Pa).

Presiunea atmosferică normală

Presiunea atmosferică normală (sau standard) este cea măsurată la o latitudine de 45 °, la nivelul mării și la o temperatură de 15 ° C pe o suprafață unitară de 1 cm 2 , care corespunde presiunii unei coloane de mercur de 760 mm . Alternativ, este posibil să se afirme că presiunea atmosferică de 1 atm coincide, cu o bună aproximare, cu presiunea exercitată de o coloană de mercur înaltă de 760 mm, care se află la o temperatură de 0 ° C într-un loc în care accelerația datorată gravitației este . [6] În celelalte unități de măsură corespunde:

1 atm = 760 torr (sau mmHg) = 101 325 Pa = 1 013 , 25 mbar = 10,33 mca .

Odată cu răspândirea utilizării sistemului internațional și în câmpul meteorologic, presiunea atmosferică este măsurată în hectopascali (sute de Pascali) al căror simbol este hPa. Deoarece milibarul este egal cu hectopascalul, 1 013 , 25 mbar = 101 325 Pa = 1 013,25 hPa .

Modificări de presiune

Cu altitudine

Presiunea atmosferică la nivelul mării zdrobește o sticlă de plastic care a fost închisă cât mai bine posibil la o altitudine de 2 000 m .

Datorită compresibilității aerului sub propria greutate, legea lui Stevin nu se aplică, iar scăderea presiunii atmosferice cu altitudinea deasupra nivelului mării nu este liniară ca la lichide [7] . Odată cu creșterea altitudinii, presiunea atmosferică scade, iar scăderea nu este liniară. Presupunând (deși nu este cazul) că atmosfera este izotermă, legea Boyle-Mariotte susține: [8]

;

cu aceste premise densitatea aerului este proporțională cu presiunea. Să presupunem că la nivelul mării densitatea și presiunea sunt, respectiv, valabile Și și considerați axa ca axa de referință pentru înălțimi , cu originea la nivelul mării și orientată în sus. La o altitudine generică presiunea (în conformitate cu ipoteza izotermă) va fi:

.

Dacă legea lui Stevino se aplică unei schimbări de altitudine se poate spune că relația următoare este valabilă :

unde este .

Dacă se integrează între nivelul mării și o altitudine generică , noi obținem:

.

În atmosfera izotermă, presiunea scade în funcție de înălțime cu o tendință exponențială. Valoarea a la 0 ° C este de aproximativ 8km; la 20 ° C este de aproximativ 8,6 km. Presiunea ar fi redusă cu o treime din cea de la nivelul mării la o altitudine cuprinsă între 8 și 9 km.

Diversi factori precum condițiile atmosferice și latitudinea îi afectează valoarea, NASA a compilat valori medii pentru toate părțile lumii. Tabelul următor oferă valori indicative ale presiunii, în procente din atmosferă, în funcție de altitudine.

Altitudine
în metri
Procent
de 1 atm
1 000
88.6
2 000
78,5
4 000
60,8
6 000
46,5
8 000
35.0
10 000
26.0
15 000
11.5
20 000
6.9
30 000
1.2
48 500
0,1
69 400
0,01

Există, de asemenea, o formulă matematică pentru a calcula presiunea atmosferică în atmosfere ( P ) în funcție de înălțimea în metri ( m ) [9]

Cu temperatura

Barometru aneroid

Presiunea atmosferică este afectată de temperatura aerului . Motivul este că atmosfera pământului, pe măsură ce se încălzește, tinde să se extindă devenind mai puțin densă. În consecință, la nivelul mării, greutatea „coloanei de aer” de pe cap rămâne întotdeauna aceeași, în timp ce, dacă suntem la o altitudine mai mare, presiunea va crește odată cu creșterea temperaturii, deoarece odată cu încălzirea aerului, aceasta va crește volumul său, o parte a masei de aer dintre nivelul mării și altitudinea de interes se va deplasa spre altitudini mai mari.

Valorile locale ale tensiunii arteriale, considerate de la sine, nu au o semnificație de prognostic; îl au în schimb, în ​​comparație cu valorile detectate simultan în zonele adiacente pentru a evidenția zonele de presiune scăzută (vreme rea) sau presiune ridicată (vreme bună). La nivel local, doar modificările bruște ale valorilor presiunii (adică schimbările de presiune mai rapide decât cele referitoare la temperatură) sunt indicative ale schimbărilor substanțiale ale condițiilor meteorologice.

Cu umiditate

Umiditatea aerului influențează și valoarea presiunii atmosferice: prezența moleculelor de vapori de apă (H 2 O) care iau locul moleculelor mai grele, în principal a celor cu azot (78% din aer este alcătuit din acest element), faceți aerul umed mai ușor și, prin urmare, există o presiune atmosferică mai mică (presiune scăzută). Pe de altă parte, acesta este unul dintre principiile de formare a ciclonilor tropicali . În schimb, aerul mai uscat va fi, de asemenea, mai greu și, prin urmare, exercitarea unei greutăți mai mari va determina o creștere a presiunii atmosferice (presiune ridicată).

Înregistrări istorice

Notă

  1. ^ Gian Paolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Honours, The Evolution of Physics-Volumul 1 , Paravia, 2006, ISBN 978-88-395-1609-1 . p.435
  2. ^ Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Physics - Volume I. p.267
  3. ^ Sergio Rosati, Fizică generală , Editura Ambrosiana - Milano, 1990, ISBN 88-408-0368-8 . p.329
  4. ^ Sergio Rosati, Fizică generală , Editura Ambrosiana - Milano, 1990, ISBN 88-408-0368-8 . p.330
  5. ^ Gian Paolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Honours, The Evolution of Physics-Volumul 1 , Paravia, 2006, ISBN 978-88-395-1609-1 . p.439
  6. ^ Sergio Rosati, Fizică generală , Editura Ambrosiana - Milano, 1990, ISBN 88-408-0368-8 . p330.
  7. ^ Antonio Caforio, Aldo Ferilli, Inside Physics , Le Monnier, 2007, ISBN 978-88-00-20616-7 . p.115
  8. ^ Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Physics - Volume I. p.267
  9. ^ Un algoritm simplu pentru calcularea variației presiunii cu altitudinea

Bibliografie

  • Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Physics - Volume I , EdiSES, Bologna.
  • Sergio Rosati, Fizică generală , Editura Ambrosiana - Milano, 1990, ISBN 88-408-0368-8 .
  • Gian Paolo Parodi, Marco Ostili, Onoruri Guglielmo Mochi, Evoluția fizicii-Volumul 1 , Paravia, 2006, ISBN 978-88-395-1609-1 .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 30818 · LCCN (EN) sh85009290 · GND (DE) 4132624-6 · BNF (FR) cb119822445 (data) · NDL (EN, JA) 00.56569 milioane