В каких единицах измеряется атмосферное давление


Единицы измерения атмосферного давления

Определение

Атмосфера - это оболочка из воздуха, которая окружает Землю. Ее толщина несколько тысяч километров.

В результате действия силы тяжести верхние слои воздуха сжимают нижние. Слой воздуха, находящийся около Земли испытывает наибольшее сжатие. В соответствии с законом Паскаля, этот слой атмосферы передает давление, которое производится на него по всем направлениям. В результате чего поверхность Земли и все объекты, находящиеся на ней испытывают давление всей толщины воздуха. Давление, которое производит атмосфера на все тела, называется атмосферным давлением. Человек не замечает давления атмосферы, так как давление внутри равно давлению снаружи.

Паскали (Па) - единицы измерения атмосферного давления.

Как и для любого другого вида давления, паскали (Па) - единицы измерения атмосферного давления.

Вычислить величину атмосферного давления по формуле для нахождения давления столба жидкости не представляется возможным. Для подобного расчета следует знать высоту атмосферы и п

Описание приборов измерения атмосферного давления

Давление воздуха изменяется в широких пределах. Если оно больше 760 миллиметров ртутрного столба, то считается повышенным, если меньше – то пониженным.

Наблюдения за изменением атмосферного давления позволяют предсказывать погоду. Например, при повышении давления в зимний период погода становится морозней, а летом – жаркой. Пониженное атмосферное давление способствует появлению облачности, выпадению осадков. Поэтому постоянно знать величину атмосферного давления и контролировать его изменения необходимо не только ученым, медикам, но и всем нам.

Атмосферное давление

Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, а также в Паскалях и гектоПаскалях. Принято считать нормальным давление, которое равно 760 мм рт. ст. (1013,25 гПа) .

Атмосферное давление, как правило, изменяется в зависимости от изменений погодных условий. Зачастую давление падает перед ненастной погодой, повышается – перед хорошей. Ведение учета изменения давления позволяет определить перемещение циклонов и направление ветров.

На самочувствие человека, проживающего долгое время в определенной местности, изменение характерного давления зачастую не влияет. В случаях, когда происходят непериодические колебания атмосферного давления, даже у здоровых людей появляется головная боль, падает работоспособность и ощущается тяжесть тела.

Изменение атмосферного давления также влияет на многие технологические процессы. Например, при переработке нефтепродуктов, где давление является одним из основных контролируемых технических параметров; хлебо-булочное производство, где показания давления сильно влияют на влажность полуфабрикатов из теста; в авиационной промышленности это очень важный параметр, оказывающий влияние на сроки и условия эксплуатации.

Приборы для измерения атмосферного давления

На сегодняшний день существует несколько видов барометров, с помощью которых осуществляют измерение давления воздуха:

  • Ртутный сифонный барометр – представляет У-образную, наполненную ртутью трубку с открытым и запаянным концом.
  • Ртутный чашечный барометр – состоит из вертикальной, наполненной ртутью трубки, верхний конец которой запаян, а нижний находится в специальной чашечке с ртутью.
  • Барометр-анероид – является безвоздушной металлической коробкой с волнообразными стенками.
  • Барограф – самопищущий прибор, который применяют для наблюдения за барометрическим давлением в определенные промежутки времени.
  • Электронный барометр – цифровой прибор, работающий по принципу обычного анероида или по принципу измерения давления воздуха на чувствительный кристалл.

Ртутные барометры являются более точными и надежными по сравнению с анероидами, по ним проверяют работу других видов барометров. Высота давления в них определяется по высоте столба ртути. Метеорологические станции оборудованы чашечными барометрами.

Измерение атмосферного давления с помощью термогигрометра

Атмосферное давление измеряется не только с помощью различных видов барометров, но и такими универсальными цифровыми приборами, как термогигрометры. Несмотря на то, что основная задача данных устройств – определение относительной влажности и температуры, они прекрасно справляются и с измерением давления воздуха, показывая максимально точные величины. Поэтому такие многофункциональные приборы приобрести намного выгоднее, чем устаревшие барометры и психрометры.

АО «ЭКСИС» предлагает Вашему вниманию огромный ассортимент электронных измерителей давления и других контрольно-измерительных приборов высокого качества и всегда по доступным ценам.  

В частности, в нашей копании Вы сможете приобрести следующие модели термогигрометров:

  • Термогигрометр ИВТМ-7 М 2-Д-В. Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. ИВТМ-7 М 2-Д-В обладает высокой степенью пылевлагозащиты (IP65), благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.
  • Термогигрометр ИВТМ-7 К-1. Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может пересчитывать значения различных единиц влажности, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений, регистрировать данные на microSD, возможно подключение различных типов первичных преобразователей.
  • Термогигрометр ИВТМ-7 Р-03-И-Д. Прибор оснащен жидкокристаллическим индикатором, предназначенным для визуального контроля значений относительной влажности, температуры и давления. Имеет малые габариты и эргономичный корпус.
  • Термогигрометр ИВТМ-7 М 6-Д (в эргономичном корпусе). Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может регистрировать данные на энергонезависимой карте памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. Имеет эргономичный корпус, большой и удобный дисплей.
  • Термогигрометр ИВТМ-7 М 3-Д-В. Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. Модель ИВТМ-7 М3-Д-В предназначена для создания измерительной сети. Степень влагозащиты корпуса и датчика IP65, благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.
  • Термогигрометр ИВТМ-7 М 6-Д. Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может регистрировать данные на энергонезависимой карте памяти (microSD), пересчитывать результаты измерений в различные единицы, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений.

Все модели термогигрометров имеют интерфейс связи с ПК посредством USB, RS-232 и могут крепиться к стене.

В каких единицах измеряется атмосферное давление? ✅

В каких единицах измеряется атмосферное давление? ✅ GRAVITSAPA.INFO

Компьютеры, электроника, софт, авто, мото, вело, сайты, жизнь, советы :)

🌲❄️⛄️🌲❄️🌲🎅🌲❄️🌲⛄️❄️🌲

На бытовых или специализированных приборах (барометрах) атмосферное давление обычно указывают в «миллиметрах ртутного столба». Нормальным показателем атмосферного давления при температуре 0 °C принято считать 760 мм ртутного столба (мм. рт. ст. (mmHg)).

Кроме мм. рт. ст. встречаются ещё другие единицы измерения атмосферного давления (ниже примеры так же нормального давления при 0 °C):

  • 1013,25 Гекто-Паскаль или Миллибар (гПа (hPa) или мБар (mbar))
  • 1 Атмосфера (Атм (atm))
  • 14,7 Фунт-сила на квадратный дюйм (psi)
  • 29,9 дюйм ртутного столба (дюйм рт. ст. (inHg))

Величины указанные выше равны. Если необходимо конкретную величину перевести в другую, то рекомендую воспользоваться любым конвертером, просто погуглите.

Ещё статьи по теме:

Оставь свой коммент

Наверх

Атмосферное давление, его виды и единицы измерения

Определение атмосферного давления весьма просто - это давление атмосферы на объекты, что находятся в ней, и на поверхность планеты. Другими словами, атмосферное давление - это давление отдельно взятого столба воздуха, что находится сверху, с площадью 1 метр квадратный.

Измерение атмосферного давления

Единицами измерения давления являются паскали, бары и миллиметры ртутного столба. Последнее применяется в барометрах (специальных измерительных приборах) и очень понятно обычным людям, поскольку барометрами пользуются многие. Многие знают, что 760 мм ртутного столба является нормальным давлением (таково атмосферное давление на уровне моря, потому оно и принято за норму). Только стоит добавить, что нормальным оно считается при температуре 0 °C.

Другая популярная единица измерения, часто применяемая в физике - паскали. Значение в 101325 Па называется нормальным давлением и эквивалентно 760 мм ртутного столба.

Ну а последняя единица измерения - бары. 1 бар = 100000 Па. В таком случае нормальным считается давление в 1,01325 бар.

Для упрощения подсчётов, в химии используется понятие стандартное атмосферное давление. Оно почти равно нормальному - 100000 Па (100 кПа) или 1 бар.

Нормальное атмосферное давление

760 мм ртутного столба барометра при температуре 0 °C - это нормальное давление. Именно такие значения выдаёт прибор на уровне моря. Именно от этого значения обычно и отталкиваются, приняв его за стандарт.

Кто-то слышал выражение одна атмосфера или три атмосферы, к примеру? Так вот, атмосферой в данном случае называют нормальное давление (то, о котором мы говорили выше). А вот давление, равное трём атмосферам, уже никак нормальным не назовёшь, ведь оно в три раза превышает норму.

Влияние атмосферного давления на погоду

Благодаря колебаниям атмосферного давления можно делать выводы о том, какая погода ожидается в ближайшем будущем. Правда, подобные прогнозы не могут похвастаться абсолютной точностью, поскольку зависит погода от многих параметров. К тому же, для разных регионов Земли характерно разное давление, из-за чего точный прогноз затруднителен.

Однако, определить ожидаемую погоду по показателям давления может любой человек. Так, если давление опускается ниже нормы, следует ожидать пасмурную, дождливую погоду. А если атмосферное давление поднимается выше нормы, следует ожидать солнечную погоду. Всё просто, не правда ли?

Правда, стоит понимать, что зимой ситуация несколько иная. Понижение давления говорит о повышенной влажности (возможно, будет снег), ожидается потепление. А повышение давления сулит нам ясную погоду, из-за чего стоит ожидать похолодания.

Атмосферное давление. Урок 13

Земля путём силы гравитации притягивает к себе молекулы воздуха. Они имеют вес, а значит создают давление как внутри самой атмосферы, так и на её границе с различными телами на земной поверхности. Атмосферное давление – это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на все находящиеся на ней предметы.

Атмосферное давление изменяется с высотой и зависит от погодных условий: температуры воздуха и перемещения воздушных масс в вертикальном направлении (конвекции). Вблизи земной поверхности оно приблизительно равно 105 Па (в интернациональной системе (СИ) давление измеряется в Паскалях – русское Па, международное – Pa).

За нормальное атмосферное давление принято давление ртутного столба высотой 76 см сечением в 1 см2 на уровне моря на широте 45° при температуре 0°С. Оно равно 760 мм рт. ст.(101325 Па, но реально берётся 100 000 Па) – это 1 атмосфера (атм.).


<!— Реклама —>

Атмосферное давление по-традиции измеряют в миллиметрах ртутного столба, современные аналоги этой меры – миллибары и гектопаскали. Один Паскаль – это давление силой в 1 Ньютон (Н), приходящееся на площадь 1 м2.

Интересно, что среднее давление атмосферы на поверхности Марса в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли.

Как заметить атмосферное давление?

Хотя молекулы газа не имеют запаха и цвета, они постоянно взаимодействуют с рецепторами нашей кожи, сдавливают со всех сторон все предметы, заполняют пустоты, а их быстрое перемещение в горизонтальном направлении, называемое ветром, может сбить нас с ног. Доказать, что атмосферное давление существует, можно при помощи простых опытов.

Опыт 1 – «Непроливайка»

В стакан налить воды до краёв. Прикрыть его листком плотной бумаги и, придерживая бумагу ладонью, быстро перевернуть стакан кверху дном. Убрать ладонь. Вода из стакана не выльется, так как на бумагу снизу давит атмосфера.

Объяснение: фраза «на нас давит столб атмосферного воздуха», иногда употребляемая, в том числе и в школьных учебниках, некорректна. Она произносится по ассоциации с силой давления, действующей со стороны твёрдого тела. Эта сила действует на тела, расположенные ниже, и не действует на тела сбоку или, тем более, сверху данного тела. Иное дело давление жидкости или газа.

По закону Паскаля давление передаётся не только в точки на дне сосуда, но также и в точки на стенках и крышке. Силы гидростатического и атмосферного давлений действуют перпендикулярно произвольно ориентированной поверхности тела, контактирующей со средой, и могут иметь любое направление.

Воздух, давящий на бумагу снизу наполненного стакана – это доказательство несостоятельности такой ассоциации. Интересно, что если стакан наполнить водой только наполовину, то оставшийся воздух будет давить с такой же силой, как и наружный, и бумага не удержит воду (и воздух) в стакане.

Опыт 2 – «Сухим из воды»

Положить на плоскую тарелку монету или металлическую пуговицу и налить воды. Монета окажется под водой. Наша задача – выловить монету голыми руками, не замочив их.

Зажгите внутри сухого стакана бумагу и, когда воздух нагреется, опрокиньте стакан на тарелку рядом с монетой так, чтобы монета не очутилась под стаканом. Ждать придётся недолго. Бумага в стакане сразу погаснет, и воздух начнёт остывать. По мере его остывания вода будет втягиваться стаканом и вскоре вся соберётся там, обнажив дно тарелки.

Объяснение: когда воздух в стакане нагрелся, он расширился, как и все нагретые тела, избыток его нового объёма вышел из стакана. Когда же оставшийся воздух начал остывать, его стало недостаточно, чтобы в холодном состоянии оказывать прежнее давление, уравновешивать наружное давление атмосферы. Теперь вода под стаканом испытывает на каждый сантиметр своей поверхности меньшее давление, чем в открытой части тарелки. Неудивительно, что она вгоняется под стакан, втискиваемая туда избытком давления наружного воздуха. Вода вдавливается воздухом!

По этой же теме посмотрите эксперимент программы «Галилео».

Почему мы не чувствуем атмосферное давление?

Зная, что 1 м3 воздуха при температуре 0° на уровне моря весит 1,3 кг, легко подсчитать, что на крышу дома, имеющую площадь, например 100 м², атмосфера давит с силой 107 Н, что соответствует весу тела массой 1000 т. Однако крыша дома не проваливается.

Площадь спины лежащего на пляже человека заведомо больше 0,2 м2; следовательно, атмосфера давит на спину человека с силой, большей чем 20 000 Н, что соответствует камешку массой 2 т. Однако человек вообще не ощущает никакого давления сверху.

Опыт «Сухим из воды» демонстрирует нам ещё и доказательство внутреннего давления, уравновешивающего наружное давление атмосферы.

Мы не чувствуем давления воздуха, потому что давление атмосферы равномерно распределяется со всех сторон и потому что внутри нас есть такое же давление воздуха и жидкости, а адаптационные способности организма постоянно уравновешивают внутреннее давление, подстраивая его под изменение атмосферного. Но адаптации проходят только в небольшом интервале. 

Если люди живут длительное время на большой высоте, то их организм приспосабливается как к меньшему количеству кислорода, так и к более низкому давлению. Самые высокогорные поселения мира:

  • Ла-Ринконада (Перу) – 5100 м;
  • Эль-Альто (Боливия) – 4150 м;
  • Потоси (Боливия) – 4090 м;
  • Лхаса (Т ибет) – 3650 м;
  • Намче-базар (Непал) – 3450 м;
  • в России это Куруш (Дагестан) – 2600 м.
Посёлок золотоискателей Ла Ринконада-Ананея, 5100 м.
Автор: IJISCAY

А вот рыбы, живущие на глубине океана, привыкли к более высокому давлению, и быстро перестроиться их организм не способен. Их тело адаптировалось к нему, и внутреннее давление его намного выше 1 атм. Поэтому когда их достают из глубины, они взрываются из-за высокого внутреннего давления. То же произошло бы и с человеком в безвоздушном пространстве (в космосе).

Фильм по теме «Атмосферное давление и самочувствие человека».

Из истории открытия знаний о весе, давлении воздуха и изобретении барометра

О том, как измерить атмосферное давление, догадался итальянский математик и физик, выпускник иезуитского колледжа Э. Торричелли. Вместе с В. Вивиани – юным учеником Галилея – он провёл опыты по его измерению. Торричелли тоже был одним из последних учеников Галилея, и основываясь на его догадках доказал, что воздух имеет вес и оказывает давление.

Эванжелиста Торричелли и его барометр.
Автор: Saperaud~commonswiki

Торричелли впервые открыто выступил против догм Аристотеля. Рассуждая о насосе, он заявил, что

«прежде всего вода поднимается вслед за поршнем вовсе не потому, что «природа боится пустоты», просто воду гонит в насос давление, которое оказывает воздух на поверхность реки. В трубе же насоса, под поршнем, воздуха нет, поэтому вода входит в неё до тех пор, пока вес водяного столба в трубе насоса не уравновесит наружное давление воздуха».

Но доказал он это немного позже. Предложенный им опыт был осуществлён в 1643 г. В этом опыте использовалась запаянная с одного конца стеклянная трубка длиной около 1 м. Её наполняли ртутью и, закрыв пальцем (чтобы ртуть не выливалась раньше времени), перевернув, опускали в широкую чашку со ртутью.

Часть ртути из трубки выливалась, и в её верхней части образовывался вакуум (первая настоящая пустота, обнаруженная на Земле – Торричеллиева пустота). При этом высота столба ртути в трубке оказалась равной примерно 760 мм (если отсчитывать её от уровня ртути в чашке). Воздух давил на ртуть чашки и не давал вылиться из трубки.

Учёный также догадался, что давление атмосферы связано с изменением погоды. Наблюдая за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли заметил, что атмосферное давление непостоянно и зависит от «теплоты или холода». Столбик в трубке то опускался, то поднимался, указывая на нужное деление шкалы. Вот почему в качестве одной из единиц давления взят миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.). Тяжесть по-гречески «барос», и прибор Торричелли стали называть барометром.

Принцип действия барометра Торричелли

О давлении и весе воздуха почти одновременно с Торричелли догадался и другой известный учёный того времени – Декарт. Он объяснил, почему из продырявленного на дне флакона при закрытой крышке духи не вытекают, а при открытой вытекают, именно разностью в давлении воздуха на разные площади поверхности. Когда крышка флакона закрыта, поверхностное натяжение воды на небольшом отверстии способно удерживать жидкость во флаконе. При открытой крышке оно преодолевается силой давления воздуха и духи начинают вытекать. Декарт выдвинул гипотезу, что с высотой воздух становится реже, а значит, должно уменьшаться и его давление.

Уже после опытов Торричелли Декарт поручил талантливому французскому математику и физику Блезу Паскалю проверить его догадку – верно ли, что давление с высотой убывает. Для этого он должен был подняться в горы с трубкой Торричелли. Опустившийся вниз столбик ртути на высоте горы Пюи де Дом подтвердили гипотезы Торричелли и Декарта.

Паскаль сделал вывод:

«законы давления жидкостей, известные ещё со времён славного Архимеда и развитые голландцем Симеоном Стевином, во многом справедливы и для воздуха». 

Давление воздуха не замечается человеком, потому что по законам давления в жидкостях и газах оно направлено и в стороны, и вниз.

Как измеряют атмосферное давление?

Барометр Торричелли используют до сих пор. Этот простой прибор помогает определить примерную высоту над уровнем моря. Альпинисты берут его с собой высоко в горы. Барометр – обязательный прибор кабины каждого летательного аппарата, будь то самолёт или спутник Земли. В наши дни его «братья» спускаются и на дно морей. Из высотомеров они превратились в глубиномеры.

За три с лишним века барометры изменились: стали автоматическими, самозаписывающими, научились управлять другими механизмами.

Ртутный барометр измеряет атмосферное давление с наибольшей точностью

Старые ртутные барометры.
Автор: GianniG46

На метеорологических станциях давление атмосферного воздуха измеряют всё те же ртутные барометры, так как они обладают наибольшей точностью. Они работают по тому же принципу, что и изобретение Торричелли.

При измерении величины давления вводят поправки на температуру, так как при повышении температур, ртуть и шкала барометра расширяются. На практике пользуются готовой таблицей поправок, которая сразу же даёт нужную величину.

Мембранные барометры

Для измерения атмосферного давления применяют также мембранные манометры. Простейший мембранный манометр показан схематически на рис 1.

Рис. 1. Мембранный барометр

Тонкая упругая пластинка-мембрана 1 герметически закрывает коробку 2, из которой откачана часть воздуха. С мембраной соединён указатель 3, поворачивающийся около О на угол, зависящий от степени прогиба мембраны, которая в свою очередь зависит от разности измеряемой силы давления воздуха вне коробки и внутри коробки.

Такие манометры называют барометрами-анероидами. Их градуируют и выверяют по ртутному барометру. Они менее точны, зато более удобны в обращении, поскольку не содержат ртути. При определении давления анероидом вносятся три поправки (на шкалу, на температуру и дополнительная на прибор), указанные в сертификате прибора. Анероид может давать надежные показания только в том случае, если он время от времени подвергается тщательной проверке.

Барометр-анероид.
Изображение Wolfgang Eckert с сайта Pixabay

Анероид может быть градуирован непосредственно на высоту атмосферы. Такие анероиды называют альтиметрами; или высотомерами, они используются в авиалайнерах и позволяют пилоту контролировать высоту полёта.

Высотомер Булова Б-11, с самолёта-истребителя.
Автор: Дозиметр

Для непрерывной регистрации изменения атмосферного давления применяется самопишущий прибор — барограф . Приёмной частью барографа является несколько соединённых между собой малых анероидных коробок.

Другие приборы

Гипсотермометр (гипсометртермобарометрбаротермометр) — прибор для измерения атмосферного давления по температуре кипящей жидкости (обычно воды). Он более точен, чем анероид.

Состоит из кипятильника и термометра со шкалой, разделённой на 0°,01. Этот прибор обычно применяется в экспедиционных условиях для барометрического нивелирования.

Штормгласс – это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.
<!— Реклама —>

Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение барометра, это описание используется до сих пор. Поэтому штормгласс также называют «Барометром Фицроя». В 1831–1836 гг. Фицрой возглавлял океанографическую экспедицию на корабле «Бигль», в которой участвовал Чарльз Дарвин.

Весной и осенью резкое падение показателей барометра предвещает ветреную погоду. Летом, в сильную жару, оно предупреждает о грозе. Зимой, особенно после продолжительных морозов, быстрое падение ртутного столба говорит о предстоящей перемене направления ветра, сопровождающейся оттепелью и дождём. Напротив, повышение ртутного столба во время продолжительных морозов предвещает снегопад.

Закономерности в изменении атмосферного давления и способ использования этих знаний

Почти вся масса атмосферы Земли сосредоточена в слое высотой примерно до 50 км. По достижении высоты 50 км ускорение свободного падения уменьшается всего лишь на 1,5% по сравнению с ускорением на уровне моря; поэтому можно принять, что в пределах всего 50-километрового слоя атмосферы ускорение свободного падения остается равным g = 9,8 м/с2.

Представляя атмосферный воздух в виде сплошной среды, мы, конечно, не должны забывать, что в действительности это газ. Давление — статистическая величина, выражаемая через усреднённый по многим молекулам квадрат скорости их хаотического движения. Сила давления на любую реальную или мысленно выделенную площадку в газе обусловлена хаотической бомбардировкой этой площадки множеством молекул.

Давление понижается с высотой и повышается при спуске в глубокие шахты. Причина – в разрежении  воздуха (уменьшении плотности) с подъёмом и уплотнении со спуском, ведь он притягивается землёй и около неё сосредоточена основная его масса. В нижней тропосфере давление с высотой уменьшается примерно на 1 мм на каждые 10,5 м. Это позволяет с помощью барометра-высотомера определять высоту места.

Как изменяется атмосферное давление с высотой?

На самом деле эта закономерность соблюдается только до высоты  в 1 км. Расстояние в метрах, на которое надо подняться или опуститься, чтобы атмосферное давление изменилось на 1 мб, называется барической ступенью. Барическая ступень на высоте от 0 до 1 км составляет 10,5 м, от 1 до 2 км – 11,9 м, на высоте 2-3 км барическая ступень равна 13,5 км. Величина барической ступени зависит от температуры. В тёплом воздухе она больше. Более точно барометрическая формула описана тут: https://ru.wikipedia.org/wiki/

На практике же часто пользуются особыми таблицами, которые позволяют более или менее приблизительно получать данные о высотах. Но для решения задач, не требующих высокой точности, можно пользоваться и средним значением. Можно оценить давление по разности высот, высчитать высоту по разности давления.

Задача 1

Альпинисты поднимаются на гору, высота которой 5100 м. У подножия горы давление составляет 720 мм рт. ст. Какое давление будет на вершине?

Решение:

При подъёме на 10,5 м давление снижается на 1 мм рт. ст.

1) Узнаем, на сколько мм. рт. ст. снизится давление при подъёме на эту гору. 5100:10,5=486 (на 486 мм рт. ст.)

2) Узнаем, каким будет давление на вершине. 720-486=234 (мм рт. ст.)

Ответ: На вершине будет давление в 234 мм рт. ст.

Задача 2

Определите, на какой высоте летит самолёт, если за бортом давление 450 мм рт. ст., а у поверхности Земли 750 мм рт. ст.

1) Определяем разность в давлении. 750-450=300 мм рт. ст. – столько раз по 10,5 метров поднялся самолёт.

2) Узнаем, на сколько метров поднялся самолёт. 10,5  Х  300 = 3150 (м)

Ответ: самолёт на высоте 3150 м.

Задача 3

У подножия холма барометр показывает давление – 761 мм рт. ст., а на вершине – 761 мм рт. ст. Чему равна высота холма?

Задача решается по тому же принципу, что и предыдущая.

1) 761-750=11 (мм рт. ст.)

2) 11 Х 10,5 = 115,5 (м)

Ответ: высота холма равна 115,5 м.

Атмосферное давление постоянно изменяется

Плотность воздуха зависит от температуры, температура же и является главной причиной изменения давления воздуха. Давление тёплого воздуха меньше, чем холодного. Это объясняется тем, что при нагревании воздух, как и все предметы, расширяется, его объём увеличивается и он перетекает в верхние слои на место менее нагретого воздуха, что приводит к уменьшению давления около земной поверхности.

На климатических и синоптических картах точки с одинаковыми показателями давления, приведённые к уровню моря, соединяют изолиниями, называемыми изобарами. Изобары бывают замкнутыми и незамкнутыми. Система замкнутых изобар с пониженным давлением в центре (Н) называется барическим минимумом, или циклоном. Система замкнутых изобар с повышенным давлением в центре (В) называется барическим максимумом, или антициклоном. Незамкнутые системы изобар – барический гребень, ложбина и седловина.

Все барические области делят на две группы: постоянные и сезонные (сохраняют характерные особенности давлений в течение определенного периода года).

Пояса давления на Земле

Давление на Земле распределяется зонально. В обобщённом виде эту зональность представляют в виде поясов:

  • на экваторе расположен пояс низкого давления – экваториальная депрессия;
  • к югу и северу от экватора до 30-40° широты – пояс повышенного давления;
  • на 60-70° с. и ю. ш. – пояса пониженного давления;
  • приполярные районы – пониженное давление.
Пояса атмосферного давления на Земле

На самом деле реальная картина распределения давления на поверхности земли гораздо сложнее.

Постоянные барические области

Постоянным остаётся экваториальный пояс пониженного давления, только смещая ось вслед за Солнцем. В июле она перемещается в Северное полушарие на 15-20° с. ш., в декабре – в Южное, на 5° ю. ш. Зимой над океаном и над сушей возникает сплошной пояс повышенного давления. Летом повышенное давление сохраняется над океанами, а над сушей образуется термическая депрессия и понижение давления. Постоянны и барические максимумы Антарктиды и Гренландии.

Над незамерзающими океанами и тёплыми течениями умеренной зоны и зимой и летом ярко выражены барические минимумы:

  • Исландский;
  • Алеутский.
Сезонные барические области

30-40° широты

Только зимой тут действительно наблюдается пояс высокого давления. Летом над материком оно становится низким, а над океанами, прогревающимися медленно, давление остаётся высоким и даже повышается. Другими словами барические максимумы в течение всего года здесь сохраняются только над океанами:

  • Северо-Атлантический;
  • Северо-Тихоокеанский;
  • Южно-Атлантический;
  • Южно-тихоокеанский;
  • Южно-Индийский.

Умеренные и субполярные

В умеренных и субполярных широтах северного полушария, где чередуются океаны и материки, давление над сушей и водой различное, особенно зимой. Над сушей летом – минимум, а зимой – максимум. Летом же во всём поясе давление пониженное. Зимой над охлаждёнными материками давление высокое, здесь возникают сезонные барические максимумы:

  • Азиатский, с центром над Монголией;
  • Северо-Американский (Канадский).

Суточное колебание давления атмосферы

Наблюдается и суточное колебание давления. Ночью наблюдается один максимум, а днём – один минимум. Дважды за сутки, утром и вечером, оно повышается и столько же раз понижается, после полуночи и после полудня.

Изменение давления в течение суток связано с температурой воздуха и зависит от её изменений. Годовые изменения зависят от нагревания материков и океанов в летний период и их охлаждения в зимнее время. Летом область пониженного давления создается на суше, а область повышенного давления над океаном.

Минимальная величина атмосферного давления – 641,3 мм рт.ст или 854 мб  – была зарегистрирована над Тихим океаном в урагане «Ненси», а максимальная – 815,85 мм рт.ст. или 1087 мб – в Туруханске зимой. Максимальное давление в России зарегистрировано в Красноярском крае в 1968 г – 870 мм рт. ст.

Все барические системы оказывают большое влияние на воздушные течения, погоду и климат на значительных территориях. О вызываемых ими ветрах мы поговорим в следующий раз.

Тест для закрепления изученного материала

Источники:

  1. Томилин А. Н., Теребинская Н. В. Для чего ничего? Очерки. /Л., «Дет. лит.», 1975.
  2. Я. И. Перельман. Занимательные задачи и опыты. — М.: «Детская литература», 1972.
  3. Физическая география: Справ. пособие для подгот. отд. вузов/Г. В. Володина, И. В. Душина, С. Г. Любушкина и др.; Под ред. К. В. Пашканга — М.: Высш. шк., 1991.
  4. Тарасов Л. В. Атмосфера нашей планеты. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012.
  5. Савцов Т. М. Общее землеведение: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений — М.: Издательский центр «Академия», 2003
  6. Дронов В. П. Землеведение. 5-6 кл.: Учебник/В. П. Дронов, Л. Е. Савельева. 5-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2015.
  7. География 5-6 классы: учеб. для общеобразоват. учреждений / А. И. Алексеев, Е. К. Липкина, В. В. Николина и др.; Под ред А. И. Алексеева. — М.: Просвещение, 2012.

Вам будет интересно

Единицы измерения давления

Единицы измерения давления

Программа КИП и А

Международная система единиц (СИ)

Давлением P называется физическая величина силы F, действующая на единицу поверхности площади S, направленная перпендикулярно этой поверхности.
  т.е. P = F / S.

В международной системе единиц (СИ) давление измеряется в Паскалях:
  Па - русское обозначение.
  Pa - международное.
  1 Па = 1 Ньютон / 1 кв. метр (1 Н/м²)

Для практических измерений в КИП и А, 1 Па часто оказывается слишком маленькой величиной давления, и для оперирования реальными данными применяются умножающие приставки - (кило, Мега), умножающие значения в 1тыс. и 1млн. раз соответственно.
  1 МПа = 1000 кПа = 1000000 Па
  Также, шкалы приборов для измерения давления могут быть непосредственно градуированы в величинах Ньютон / метр, или их производных:
  Килоньютон, Меганьютон / м², см², мм².

Тогда получаем следующее соответствие:
  1 МПа = 1 МН/м² = 1 Н/мм² = 100 Н/см² = 1000 кН/м² = 1000 кПа = 1000000 Н/м² = 1000000 Па

В России и Европе также широкое применение для измерения давления находят единицы бар (bar) и кгс/м² (kgf/m²), а также их производные (mbar, кгс/см²).
  1 бар - это внесистемная единица, равная 100000 Па.
  1 кгс/см² - это единица измерения давления в системе МКГСС, и широко применяется в промышленных измерениях давления.
  1 кгс/см² = 10000 кгс/м² = 0.980665 бар = 98066.5 Па

Атмосфера

Атмосфера - это внесистемная единица измерения давления приблизительно равная атмосферному давлению Земли на уровне Мирового океана.
  Существует два понятия атмосферы для измерения давления:

  • Физическая (атм) - равна давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0° C. 1 атм = 101325 Па
  • Техническая (ат) - равна давлению, производимому силой в 1 кгс на площадь 1 см². 1 ат = 98066,5 Па = 1 кгс/см²

В России для использования в измерениях допущена только техническая атмосфера, и срок ее действия ограничен по некоторым данным 2016 годом.

Водяной столб

Метр водяного столба — внесистемная единица измерения давления, применяемая в ряде производств.
  Физически он равен давлению столба воды высотой в 1 м при температуре около 4° C и стандартном для калибровки ускорении свободного падения - 9,80665 м/сек².
  м вод. ст. - русское обозначение.
  mH2O - международное.

Производными единицами являются см вод. ст. и мм вод. ст.
  1 м вод. ст. = 100 см вод. ст. = 1000 мм вод. ст.
  Соотносится к другим единицам измерения давления соответствующим образом:
  1 м вод. ст. = 1000 кгс/м² = 0.0980665 бар = 9.80665 Па = 73.55592400691 мм рт. ст.

Ртутный столб

Миллиметр ртутного столба - внесистемная единица измерения давления, равная 133.3223684 Па. Синоним - Торр (Torr).
  мм рт. ст. - русское обозначение.
  mmHg. - международное.
  Использование в России - не ограничено, но не рекомендовано. Применяется в ряде областей техники.
  Соотношение к водному столбу: 1 мм рт. ст. = 13.595098063 мм вод. ст.

Единицы США и Британии

В США и Британии применяются также другие единицы измерения давления.

  Это связано с тем, что длины выражаются в футах и дюймах, а вес в фунтах, британских и американских тоннах.
  Примеры некоторых из них:
  • Дюйм водного столба
      Обозначение: inH2O = 249.08891 Па.
  • Фут водного столба
      Обозначение: ftH2O = 2989.006692 Па.
  • Дюйм ртутного столба
      Обозначение: inHg = 3386.38815789474 Па.
  • Фунт на квадратный дюйм
      Обозначение: psi = 6894.757293178 Па.
  • 1000 фунтов на квадратный дюйм
      Обозначение: ksi = 6894757.2931783 Па.
  • Фунт на квадратный фут
      Обозначение: psf = 47.8802589803 Па.
  • Американская (короткая) тонна на квадратный дюйм
      Обозначение: tsi = 13789514.58633672267344 Па.
  • Американская (короткая) тонна на квадратный фут
      Обозначение: tsf = 95760.51796067168523226 Па.
  • Британская (длинная) тонна на квадратный дюйм
      Обозначение: br.tsi = 15444256.3366971 Па.
  • Британская (длинная) тонна на квадратный фут
      Обозначение: br.tsf = 107251.780115952 Па.

Приборы для измерения давления

Для измерения давления применяются манометры, дифманометры (разность давлений), вакуумметры (измерение разряжения).

 

ГЛАВА 2. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Ответ. Тропосфера содержит всю массу атмосферы, за исключением части P (тропопауза) / P (поверхность), которая находится выше тропопаузы. Из Рисунок 2-2 мы читаем P (тропопауза) = 100 гПа, P (поверхность) = 1000 гПа. Таким образом, доля Ftrop от общей массы атмосферы в тропосфере составляет

. Тропосфера составляет 90% общей массы атмосферы на 30 ° с.ш. (85% в мире).

Доля Fstrat от общей массы атмосферы в стратосфере выражается долей над тропопаузой, P (тропопауза) / P (поверхность), минус доля над стратопаузой, P (стратопауза) / P (поверхность).Из Рисунок 2-2 мы читаем P (стратопауза) = 0,9 гПа, так что

Таким образом, стратосфера содержит почти всю массу атмосферы над тропосферой. Мезосфера содержит лишь около 0,1% общей массы атмосферы.

2,4 БАРОМЕТРИЧЕСКИЙ ЗАКОН

Мы рассмотрим факторы, контролирующие вертикальный профиль температуры атмосферы в главах 4 и 7. Здесь мы сосредоточимся на объяснении вертикального профиля давления. Рассмотрим элементарный слой атмосферы (толщина dz, горизонтальная область A) на высоте z:

.

Рисунок 2-3 Вертикальные силы, действующие на элементарный слой атмосферы

Атмосфера оказывает восходящую силу давления P (z) A на нижнюю часть плиты и направленную вниз силу давления P (z + dz) A на верхнюю часть плиты; чистая сила, (P (z) -P (z + dz)) A, называется сила градиента давления.Поскольку P (z)> P (z + dz), сила градиента давления направлена ​​вверх. Чтобы плита находилась в равновесии, ее вес должен уравновешивать силу градиента давления:

(2.3)

Переставляем урожайность

(2,4)

Левая часть по определению равна dP / dz. Следовательно,

(2,5)

Теперь, исходя из закона идеального газа,

(2.6)

где Ma - молекулярная масса воздуха, T - температура. Подстановка (2,6) в (2,5) урожайность:

(2,7)

Теперь сделаем упрощающее предположение, что T постоянна с высотой; как показано в Рисунок 2-2 , T изменяется только на 20% ниже 80 км. Затем мы интегрируем (2,7) чтобы получить

(2,8)

что эквивалентно

(2.9)

Уравнение (2,9) называется барометрический закон. Удобно определить шкала высоты H для атмосферы:

(2.10)

приводя к компактной форме Барометрического закона:

(2.11)

Для средней температуры атмосферы T = 250 K масштаб высоты H = 7,4 км. Барометрический закон объясняет наблюдаемую экспоненциальную зависимость P от z в Рисунок 2-2 ; из уравнения (2.11) , график зависимости z от ln P дает прямую линию с наклоном -H (проверьте, что наклон в Рисунок 2-2 действительно близко к -7,4 км). Небольшие колебания наклона Рисунок 2-2 вызваны колебаниями температуры с высотой, которые мы не учли в нашем выводе.

Аналогично можно сформулировать вертикальную зависимость плотности воздуха. Из (2,6) , ra и P связаны линейно, если T предполагается постоянным, так что

(2.12)

Аналогичное уравнение применяется к плотности воздуха na. Для каждого подъема высоты H давление и плотность воздуха падают в е = 2,7 раза; таким образом, H обеспечивает удобную меру толщины атмосферы.

При расчете высоты шкалы от (2.10) мы предположили, что воздух ведет себя как однородный газ с молекулярной массой Ma = 29 г / моль. Закон Дальтона гласит, что каждый компонент воздушной смеси должен вести себя так, как если бы он был один в атмосфере.Тогда можно было бы ожидать, что разные компоненты будут иметь разные шкала высоты определяется их молекулярной массой. В частности, учитывая разницу в молекулярной массе между N2 и O2, можно было ожидать, что соотношение смешивания O2 будет уменьшаться с высотой. Тем не мение, гравитационное разделение воздушной смеси происходит за счет молекулярная диффузия, которая значительно медленнее, чем турбулентное вертикальное перемешивание воздуха на высотах ниже 100 км ( проблема 4. 9 ). Таким образом, турбулентное перемешивание поддерживает однородную нижнюю атмосферу.Только на высоте более 100 км начинает происходить значительное гравитационное разделение газов, причем более легкие газы обогащаются на больших высотах. Во время дебатов о вредном воздействии хлорфторуглеродов (ХФУ) на стратосферный озон некоторые не очень уважаемые ученые утверждали, что ХФУ не могут достичь стратосферы из-за их высокой молекулярной массы и, следовательно, малой высоты. В действительности турбулентное перемешивание воздуха гарантирует, что соотношения смешивания CFC в воздухе, поступающем в стратосферу, по существу такие же, как и в приземном воздухе.

.

атмосферное давление | Определение и вариации

Атмосферное давление , также называемое барометрическим давлением , сила на единицу площади, действующая на столб атмосферы (то есть на всю массу воздуха над указанной областью). Атмосферное давление можно измерить с помощью ртутного барометра (отсюда обычно используется синоним барометрическое давление ), который указывает высоту столбика ртути, который точно уравновешивает вес столба атмосферы над барометром.Атмосферное давление также измеряется с помощью барометра-анероида, в котором чувствительный элемент представляет собой один или несколько полых, частично вакуумированных, гофрированных металлических дисков, поддерживаемых от сжатия внутренней или внешней пружиной; изменение формы диска при изменении давления может быть записано с помощью ручки пера и вращающегося барабана с часовым приводом.

изменения атмосферного давления с высотой

У поверхности Земли атмосферное давление уменьшается почти линейно с увеличением высоты.Однако изучение данных на больших высотах показывает, что зависимость экспоненциальная.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Подробнее по этой теме

климат: атмосферное давление и ветер

Атмосферное давление и ветер являются важными факторами, влияющими на погоду и климат Земли. Хотя эти двое ...

Узнайте об атмосферном давлении, его единицах и методах измерения

Описание давления и его измерения.

© Josef Martha—sciencemanconsulting.com Посмотреть все видеоролики к этой статье

Атмосферное давление выражается в нескольких различных системах единиц: миллиметры (или дюймы) ртутного столба, фунты на квадратный дюйм (psi), дин на квадратный сантиметр, миллибар (мб), стандартные атмосферы или килопаскали. Стандартное давление на уровне моря, по определению, равно 760 мм (29,92 дюйма) ртутного столба, 14,70 фунта на квадратный дюйм, 1013,25 × 10 3 дин на квадратный сантиметр, 1013,25 миллибара, одной стандартной атмосфере или 101.325 килопаскалей. Вариации этих значений довольно малы; например, самые высокие и самые низкие когда-либо зарегистрированные давления на уровне моря составляют 32,01 дюйма (в центре Сибири) и 25,90 дюйма (во время тайфуна в южной части Тихого океана). Существующие небольшие колебания давления в значительной степени определяют характер ветра и шторма на Земле.

Узнайте, почему присоскам требуется внешнее атмосферное давление для давления на внутреннюю часть низкого давления.

Узнайте, почему отсутствие атмосферного давления в космическом вакууме делает присоски непригодными для использования.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

У поверхности Земли давление уменьшается с высотой со скоростью примерно 3,5 миллибара на каждые 30 метров (100 футов). Однако над холодным воздухом падение давления может быть намного сильнее, потому что его плотность больше, чем у более теплого воздуха. Давление на высоте 270 000 метров (10 −6 мбар) сравнимо с давлением в самом лучшем из когда-либо созданных человеком вакууме. На высотах от 1500 до 3000 метров (от 5000 до 10000 футов) давление достаточно низкое, чтобы вызвать горную болезнь и серьезные физиологические проблемы, если не будет проведена тщательная акклиматизация.

.

Атмосферное давление - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Эта пластиковая бутылка была запечатана на высоте примерно 14000 футов и была раздавлена ​​увеличением атмосферного давления (на 9000 футов и 1000 футов), когда она была опущена до уровня моря.

Атмосферное давление - это сила в области, которая прижимается к поверхности под весом атмосферы Земли, слоя воздуха. Воздух распределен по земному шару неравномерно. Он движется, и в разное время слой воздуха в одних местах толще, чем в других.Там, где слой воздуха толще, воздуха больше. Поскольку воздуха больше, давление в этом месте выше. Чем тоньше слой воздуха, тем ниже атмосферное давление.

На большей высоте плотность и давление атмосферы ниже. Это потому, что над возвышенностями не так много воздуха, который давит вниз.

Барометры могут использоваться для измерения атмосферного давления. [1] Атмосферное давление одинаково со всех сторон.Единица измерения давления в системе СИ - гПа. Другие единицы измерения, такие как Бар (единица измерения) и торр, используются для различных целей.

.

Атмосферное давление: определение и факты

Книги по метеорологии часто описывают атмосферу Земли как огромный океан воздуха, в котором мы все живем. На диаграммах наша родная планета изображена как окруженная огромным атмосферным морем высотой в несколько сотен миль, разделенным на несколько различных слоев. И все же та часть нашей атмосферы, которая поддерживает всю жизнь, о которой мы знаем, в действительности чрезвычайно тонкая и простирается вверх только до 18 000 футов - чуть более 3 миль. И та часть нашей атмосферы, которую можно измерить с некоторой степенью точности, достигает примерно 25 миль (40 километров).Кроме того, дать точный ответ относительно того, где в конечном итоге заканчивается атмосфера, практически невозможно; где-то между 200 и 300 милями появляется неопределенная область, где воздух постепенно разжижается и в конечном итоге растворяется в космическом вакууме.

Так что слой воздуха, окружающий нашу атмосферу, в конце концов не такой уж и большой. Как красноречиво выразился покойный Эрик Слоан, популярный специалист в области погоды: «Земля не висит в воздушном море - она ​​висит в космическом море, и на ее поверхности есть чрезвычайно тонкий слой газа.

И этот газ - наша атмосфера.

Воздух имеет вес

Если человек поднимется на высокую гору, например Мауна-Кеа на Большом острове Гавайи, где вершина достигает 13 796 футов (4206 метров), высока вероятность заражения высотной болезнью (гипоксией). Перед восхождением на вершину посетители должны остановиться в Информационном центре, расположенном на высоте 9 200 футов (2 804 м), где им говорят акклиматизироваться к высоте, прежде чем идти дальше на гору.«Ну, конечно, - скажете вы, - в конце концов, количество доступного кислорода на такой большой высоте значительно меньше, чем на уровне моря».

Но, делая такое заявление, вы ошиблись бы !

Фактически, 21 процент атмосферы Земли состоит из живительного кислорода (78 процентов состоит из азота, а оставшийся 1 процент - из ряда других газов). И доля этого 21 процента практически одинакова как на уровне моря, так и на высокогорье.

Большая разница не в количестве присутствующего кислорода, а скорее в плотности и давлении .

Эта часто используемая аналогия сравнения воздуха с водой («океан воздуха») хороша, поскольку все мы буквально плывем по воздуху. А теперь представьте себе это: высокое пластиковое ведро до краев заполнено водой. Теперь возьмите ледоруб и проделайте отверстие в верхней части ведра. Вода будет медленно стекать. Теперь возьмите кирку и проделайте еще одну дырку в нижней части ведра.Что просходит? Там внизу вода будет стремительно брызгать резким потоком. Причина - разница в давлении. Давление, которое оказывает вес воды внизу у дна ведра, больше, чем у верхней части, поэтому вода «выжимается» из отверстия внизу.

Точно так же давление всего воздуха над нашими головами - это сила, которая выталкивает воздух в наши легкие и выжимает из него кислород в кровоток. Как только это давление снижается (например, когда мы поднимаемся на высокую гору), в легкие поступает меньше воздуха, следовательно, меньше кислорода достигает нашего кровотока, что приводит к гипоксии; опять же, не из-за уменьшения количества доступного кислорода, а из-за уменьшения атмосферного давления.

Максимумы и минимумы

Итак, как атмосферное давление соотносится с суточными погодными условиями? Несомненно, вы видели прогнозы погоды, представленные по телевидению; встроенный в камеру метеоролог, ссылающийся на системы высокого и низкого давления. Что это вообще такое?

Короче говоря, каждый день солнечное тепло меняется по всей Земле. Из-за неравномерного солнечного нагрева температура меняется по всему земному шару; воздух на экваторе намного теплее, чем на полюсах.Таким образом, теплый легкий воздух поднимается и распространяется к полюсам, а более холодный и тяжелый воздух опускается к экватору.

Но мы живем на планете, которая вращается, поэтому эта простая картина ветра искажена до такой степени, что воздух искажен вправо от своего направления движения в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Сегодня мы знаем этот эффект как силу Кориолиса, и как прямое следствие этого возникают сильные спирали ветра, которые мы знаем как системы высокого и низкого давления.

В Северном полушарии воздух в областях с низким давлением движется по спирали против часовой стрелки и внутрь - например, ураганы - это механизмы Кориолиса, циркулирующие воздух против часовой стрелки. Напротив, в системах высокого давления воздух движется по спирали по часовой стрелке и наружу от центра. В Южном полушарии направление спиралевидного движения воздуха обратное.

Итак, почему мы обычно связываем высокое давление с хорошей погодой, а низкое - с неустойчивой погодой?

Системы высокого давления - это «купола плотности», которые давят вниз, тогда как системы низкого давления сродни «атмосферным долинам», где плотность воздуха меньше.Поскольку холодный воздух имеет меньшую способность удерживать водяной пар, чем теплый воздух, облака и осадки вызываются охлаждением воздуха.

Итак, при увеличении давления воздуха температура повышается; под этими куполами высокого давления воздух имеет тенденцию опускаться (так называемое «проседание») на более низкие уровни атмосферы, где температуры выше и могут удерживать больше водяного пара. Любые капли, которые могут привести к образованию облаков, будут испаряться. Конечным результатом обычно становится более чистая и сухая среда.

И наоборот, если мы уменьшаем давление воздуха, воздух имеет тенденцию подниматься на более высокие уровни атмосферы, где температуры ниже. По мере того, как способность удерживать водяной пар уменьшается, пар быстро конденсируется, и облака (которые состоят из бесчисленных миллиардов крошечных капель воды или, на очень больших высотах, кристаллов льда) будут развиваться, и в конечном итоге выпадут осадки. Конечно, мы не могли прогнозировать зоны высокого и низкого давления без использования какого-либо устройства для измерения атмосферного давления.

Введите барометр

Атмосферное давление - это сила, действующая на единицу площади под действием веса атмосферы. Чтобы измерить этот вес, метеорологи используют барометр. Именно Евангелиста Торричелли, итальянский физик и математик, доказал в 1643 году, что он может сопоставить атмосферу со столбом ртути. Он фактически измерил давление, переведя его непосредственно в вес. Прибор, сконструированный Торричелли, был самым первым барометром. Открытый конец стеклянной трубки помещают в открытую емкость с ртутью.Атмосферное давление заставляет ртуть подниматься по трубке. На уровне моря столб ртути поднимется (в среднем) на высоту 29,92 дюйма или 760 миллиметров.

Почему бы не использовать воду вместо ртути? Причина в том, что на уровне моря высота водяного столба составляет около 34 футов! С другой стороны, ртуть в 14 раз плотнее воды и является самым тяжелым веществом, которое остается жидким при обычных температурах. Это позволяет прибору иметь более удобный размер.

Как НЕ использовать барометр

Прямо сейчас у вас может быть барометр, висящий на стене вашего дома или офиса, но, скорее всего, это не трубка с ртутью, а циферблат со стрелкой, указывающей на текущий барометрический показатель. чтение давления. Такой прибор называется барометром-анероидом, который состоит из частично откачанной металлической ячейки, которая расширяется и сжимается при изменении давления, и прикреплен к механизму сцепления, который приводит в движение индикатор (стрелка) по шкале, градуированной в единицах давления, либо в дюймах. или миллибар.

Обычно на шкале индикатора вы также видите такие слова, как «Солнечный», «Сухой», «Неустойчивый» и «Бурный». Предположительно, когда стрелка указывает на эти слова, это означает, что впереди ожидаемая погода. «Солнечный», например, обычно встречается в диапазоне высокого барометрического давления - 30,2 или 30,3 дюйма. «Бурный», с другой стороны, можно найти в диапазоне низкого барометрического давления - 29,2 или ниже, возможно, даже иногда ниже 29 дюймов.

Все это могло бы показаться логичным, но все это довольно упрощенно.Например, могут быть моменты, когда стрелка будет указывать на «Солнечно», а небо вместо этого будет полностью затянуто облаками. А в других случаях стрелка будет указывать на «бурно», но вы можете увидеть солнечный свет, смешанный с голубым небом и быстро движущимися пухлыми облаками.

Как правильно пользоваться барометром

Поэтому наряду с черной стрелкой индикатора стоит обратить внимание на еще одну стрелку (обычно золотую), которую можно вручную настроить на любую часть циферблата.Когда вы проверяете свой барометр, сначала слегка постучите по передней части барометра, чтобы устранить любое внутреннее трение, а затем совместите золотую стрелку с черной. Затем проверьте несколько часов спустя, чтобы увидеть, как черная стрелка изменилась относительно золотой. Давление растет или падает? Если он падает, происходит ли это быстро (возможно, падает на несколько десятых дюйма)? Если так, то, возможно, приближается шторм. Если шторм только что прошел и небо прояснилось, барометр все еще может показывать «бурную» погоду, но если бы вы установили золотую стрелку несколько часов назад, вы почти наверняка увидели бы, что давление сейчас быстро растет, что говорит о что - несмотря на признаки шторма - приближается ясная погода.

И ваш прогноз можно еще больше улучшить, объединив ваши записи об изменении атмосферного давления с изменением направления ветра. Как мы уже узнали, воздух циркулирует по часовой стрелке вокруг систем высокого давления и против часовой стрелки вокруг систем низкого давления. Поэтому, если вы видите тенденцию к повышению давления и северо-западному ветру, вы можете ожидать, что в целом наступит хорошая погода, в отличие от падающего барометра и восточного или северо-восточного ветра, которые в конечном итоге могут привести к облакам и осадкам.

.

Что такое статическое давление в гидродинамике?

Чтобы лучше понять, что такое статическое давление, нам сначала нужны некоторые общие сведения и пояснения по другим терминам. Термин «давление» широко используется во многих приложениях в гидродинамике и термодинамике, от аэродинамики до проектирования установок. Однако мы должны сделать вывод из контекста, если мы говорим о статическом, общем или динамическом давлении.

Большинство определений, упомянутых здесь, были взяты из книги Механика жидкостей Мерла К.Поттер, Дэвид К. Виггерт и Бассем Х. Рамадан.

Рекомендации по давлению Важные соображения перед запуском вычислительного ветроэнергетического моделирования

В гидромеханике давление определяется как нормальная сила, действующая на площадь. Математически давление p на точку определяется как:

Метрическими единицами измерения давления являются ньютоны на квадратный метр (Н / м²) или, как правило, килопаскаль (кПа). Например, атмосферное давление на уровне моря 101.3 кПа. Английские единицы измерения давления - фунты на квадратный дюйм (psi) или фунты на квадратный фут (psf).

Моделирование атмосферного давления Абсолютное давление

Давление, как и температура, можно измерять с помощью различных шкал, и существуют абсолютные шкалы для обоих свойств. В идеальном вакууме абсолютное давление достигает нуля. Таким образом, в пространстве нет молекул, оказывающих давление. Следовательно, невозможно добиться отрицательного абсолютного давления.

Все становится намного сложнее, когда мы рассматриваем относительные измерения давления. Когда дело доходит до терминологии, возникает большая путаница. Различные программы также часто рекомендуют интерпретацию своих измерений давления по-разному. Мы немного поговорим о том, как это работает с SimScale.

Моделирование давления воздуха Относительное давление

Существует множество различных способов измерения относительного давления. Первый и наиболее распространенный пример - это манометрическое давление , которое достигается при измерении давления относительно атмосферного.Его также обычно называют барометрическим давлением. Из этого следует, что преобразование манометрического давления в абсолютное давление получается путем прибавления его к атмосферному давлению.

Давайте теперь рассмотрим другие измерения давления, которые используются в области механики жидкости.

Моделирование давления воздуха Статическое давление

Чтобы проиллюстрировать, что такое полное давление, давайте начнем с проверки знаменитого уравнения Бернулли:

, которое измеряет разницу в скорости и давлении между двумя точками потока.

Давление p в этом уравнении - это статическое давление . При измерении относительно атмосферного давления статическое давление совпадает с манометрическим давлением. Однако можно измерить статическое давление с помощью вакуума в качестве эталона, так что измеренное значение равно абсолютному давлению.

Статическое давление измеряется, когда жидкость находится в состоянии покоя относительно измерения. Его можно измерить с помощью пьезометра, прикрепленного к стенке трубы, по которой течет жидкость.

Моделирование давления воздуха Динамическое давление

Обратите внимание, что при предварительном измерении статического давления мы не учитываем эффекты скорости. Если не пренебрегать этими эффектами, то измеряемое давление возрастет. Это увеличение называется динамическим давлением . Динамическое давление является функцией скорости и плотности жидкости:

Моделирование давления воздуха Общее давление

Общее давление , также называемое давлением торможения, измеряется путем добавления статического давления к динамическому давлению:

Общее давление обычно измеряется с помощью устройства, называемого трубкой Пито.Вы можете видеть трубки Пито на самолетах, например, в виде небольших отверстий или металлических трубок, висящих в крыльях, как показано ниже:

Трубка Пито на Airbus A380, Источник: Дэвид Монниа GFDL, CC-BY-SA-3.0 или CC BY-SA 2.0 fr, из Wikimedia Commons

Скорость внутри трубки Пито равна нулю, что делает ее точкой застоя. Другое устройство, называемое статической трубкой Пито, может использоваться для непосредственного измерения динамического давления. В основном он состоит из трубки Пито с отверстием для статического давления.

Для большинства повседневных случаев полное давление очень близко к статическому давлению. Это происходит потому, что большинство систем предназначены для обеспечения низких скоростей жидкости, как правило, для предотвращения потери напора из-за трения, которое пропорционально кинетической энергии жидкости. В этих случаях различие между общим давлением и статическим давлением может не иметь значения.

Статическое давление Давление в SimScale

Статическое давление на центробежном вентиляторе - анализ CFD, выполненный с помощью SimScale Как правило, при моделировании потоков жидкости мы используем уравнения Навье-Стокса.Теперь, когда мы выводим уравнения Навье-Стокса для несжимаемой жидкости, член давления имеет только математический смысл. Физический смысл имеет только градиент давления, который отвечает за движение жидкости. Другими словами, измерения давления используются в основном для проверки работоспособности решения.

Следуя этой логике, если мы изменим фиксированные граничные условия давления в нашей модели, например, суммируя постоянное значение, результирующий поток не изменится, потому что градиент давления останется прежним.

В частности, для несжимаемых потоков SimScale использует удельное давление, которое определяется путем нормализации давления по плотности.

SimScale также позволяет использовать богатый набор граничных условий. Для получения дополнительной информации о настройке и использовании граничных условий на облачной платформе моделирования SimScale вы можете обратиться к этой странице документации. Для граничных условий входа давления используется полное давление, а для выходов давления - статическое или манометрическое давление.Если вы хотите узнать больше об облачной платформе SimScale и ее возможностях, загрузите этот обзор функций.

Чтобы узнать больше о моделировании давления воздуха, посетите этот блог.


Зарегистрируйтесь и посетите наш блог SimScale, чтобы узнать больше!


Ссылки

  • Мерл К. Поттер, Дэвид К. Виггерт и Бассем Х. Рамадан, «Механика жидкостей»

.

3 типа и единиц давления со всего мира

Несколько простых для запоминания формул давления

Последнее обновление 22 февраля 2020 г.

Что такое давление?

По определению, давление описывается как величина силы, приложенной перпендикулярно к поверхности на единицу площади.

Его можно рассчитать по следующей формуле:

P = F А

где: P = Давление
Ф = Результирующая сила
А = Поверхность, подверженная силе
Атмосферное давление на поверхности жидкости

Как физически создается давление?

Один из способов взглянуть на давление - это увидеть его как результат веса всех уложенных друг на друга молекул на поверхности.Этот подход лучше всего подходит для твердых и жидких веществ.

Твердый блок своим весом создает давление на поверхность.

На рисунке выше показана поверхность с твердым блоком наверху.

Каждая молекула этого блока имеет вес, потому что на нее действует гравитация. Поскольку вес - это сила, направленная вниз, каждая молекула будет оказывать на поверхность небольшую силу.

Результирующая сила всех этих малых сил создает давление.

При использовании этого подхода для газов можно утверждать, что молекулы газа не складываются, поскольку они свободно плавают.Итак, как они могут воздействовать на эту поверхность?

Чтобы разобраться с этим аргументом, мы должны взглянуть на давление с другой точки зрения.

Молекулы создают давление на поверхность при каждом ударе

Молекулы газа находятся в постоянном движении. Когда они двигаются, у них есть импульс и кинетическая энергия. Часто они будут сталкиваться друг с другом и с поверхностью объекта.

При каждом столкновении с поверхностью молекулы передают импульс этой поверхности.Это создает силу, перпендикулярную этой поверхности.

Сумма сил всех этих сталкивающихся молекул создает давление.

Какие бывают типы давления?

Существует три различных типа давления:

  • абсолютное давление
  • избыточное давление
  • перепад давления

Разница между этими тремя точками - это исходная точка, выбранная в качестве нулевой точки на шкале.Для абсолютного давления идеальный вакуум был выбирается в качестве контрольной точки, а для манометрического давления контрольной точкой является атмосферное давление. Для перепада давления там не является фиксированной точкой отсчета, потому что сравниваются два разных давления.

На следующем рисунке показаны различные типы давления. Начальная точка каждой стрелки совпадает с выбранный ориентир. Обратите внимание, что абсолютное давление и дифференциальное давление всегда положительны, в то время как относительное (манометрическое) давление также может быть незначительным. отрицательный.В последнем случае мы также называем это частичным вакуумом. Теоретически максимальный частичный вакуум составляет -1 013 бар, что соответствует идеальному вакууму.

Измерение давления - это, в принципе, всегда сравнение давлений между двумя разными места.

Для абсолютного давления сравнение проводится между точками с определенным давлением. и другое место в абсолютном вакууме.

Аналогично для относительного (манометрического) давления, когда сравнение будет проводиться с местом при нормальном давлении. атмосферное давление (1013 мбар на уровне моря).

При измерении перепада давления сравниваются давления между двумя случайными точками.

Приборы для измерения давления специально разработаны для измерения этих трех различных типов давления и, следовательно, могут быть соответственно классифицированы.

Абсолютное давление

Измерение чего-либо осуществляется путем сравнения с хорошо известной точкой отсчета. Для абсолютного давления ориентиром является идеальный вакуум. Эта точка была выбрана, потому что это самый низкий из возможных давление.В частности, никакого давления нет.

Идеальный вакуум означает, что все частицы удалены из замкнутого объема. В этом томе который тогда полностью опустеет, давление не может быть.

Как уже было сказано, абсолютное давление всегда положительное число. Отрицательные числа невозможны, потому что ниже идеального вакуума нет давления.

Манометрическое давление (относительное давление)

Вместо того, чтобы сравнивать измеренное давление с идеальным вакуумом, мы теперь сравним его с стандартное атмосферное давление на уровне моря.Последний составляет 1013,25 мбар (14,696 фунтов на кв. дюйм).

Разница между абсолютным и избыточным давлением, измеренная одновременно в одном и том же месте, всегда составляет около 1 бара (14,50 фунтов на кв. дюйм).

Манометрическое давление, иногда также называемое относительным давлением , может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Для положительных значений это называется избыточное давление . Тогда измеренное давление выше стандартного атмосферного. давление и равно абсолютному давлению минус атмосферное давление.

P o = P абс - P атм

Если измеренное манометрическое давление отрицательное, оно называется разрежение или частичное вакуум . В этом случае измеренное давление ниже стандартного атмосферного давления и составляет находится путем вычитания абсолютного давления из атмосферного.

P u = P атм - P абс

Отметив, что это частичный вакуум, нам не нужно использовать знак минус.Если пылесос работает при абсолютном давлении 0,8 бар, можно также сказать, что он работает при разрежении 0,2 бар.

Дифференциальное давление

Иногда необходимо измерить разницу давлений между двумя разными точками. Когда одна или другая точка является точкой отсчета, например идеальный вакуум или эталон атмосферное давление, оно называется перепадом давления.

Теоретически можно утверждать, что абсолютное и манометрическое давление равно дифференциальному давлению. так как мы также измеряем разницу давлений между двумя точками.Однако перепад давления составляет всего лишь что-то сказать о разнице давления между двумя точками. Он не дает информации о уровень давления в каждой из этих двух точек.

Например, перепад давления в 3 бара между точками A и B ничего не говорит о величине давления в точках A и B, и ничего не говорится о том, какая точка находится под наибольшим давлением.

Есть ли другие виды давления?

Все типы давления, которые мы обсуждали до сих пор, основаны на выборе между двумя стандартными контрольные точки или сравнение двух давлений.

Однако существуют определенные виды давления, которым дано определенное название, чтобы указать значение давления. Вот некоторые примеры стандартных давлений:

  • Давление вакуума
  • Атмосферное давление
  • Гидростатическое давление
  • Динамическое давление

Это не имеет ничего общего с их отношением к определенному типу давления, поскольку все они могут быть выражается как один из трех типов давления.

Итак, других типов нет.Есть только другие давления с конкретным названием.

Ниже приводится описание этих общих удельных давлений.

Давление вакуума

Строго говоря, вакуум - это пространство, в котором абсолютное давление равно нулю. Этого можно добиться только если все частицы удалены из этого пространства. Другими словами, пространство действительно пустое. Идеальный пылесос возможно только теоретически. Технически невозможно удалить все частицы в замкнутом объеме.

Вакуум не обязательно должен быть идеальным, чтобы его можно было назвать вакуумом. На практике вакуум будет только частично достигнуто. Поэтому его также называют частичным вакуумом. В общем, мы говорим о вакууме, когда давление ниже атмосферного.

Высокий вакуум означает, что абсолютное давление очень низкое.

Для создания вакуума используется вакуумный насос. С помощью этого насоса частицы, находящиеся внутри закрытый объем будет высосан в максимально возможной степени.Производительность вакуумного насоса определяет уровень вакуума.

Примером вакуумного насоса, который довольно часто используется в промышленности, является вакуумный насос с жидкостным кольцом. Эксцентрик вращается в корпусе насоса, не производя контакт с этим кожухом. Вода впрыскивается в корпус насоса, но недостаточна для полного заполнения насос. За счет центробежного ускорения вода образует жидкое кольцо у внутренней стенки насоса. кожух. Если впрыскивается достаточное количество воды, жидкое кольцо будет обеспечивать хорошее уплотнение между крыльчаткой. и корпус насоса.Поскольку рабочее колесо расположено эксцентрично, ячейки разных размеров возникают между лопатками. Эти ячейки образуют камеры сжатия. Где клетки самые большие, частицы газа всасываются, и там, где ячейки самые маленькие, они вытесняются снаружи. С этим типом насоса может быть достигнуто максимальное абсолютное значение 33 мбар (0,4786 фунта на кв. Дюйм абс.).

Вакуумный насос

Атмосферное давление

Атмосферное давление, которое иногда называют барометрическим давлением, возникает из-за вес всех молекул в атмосфере.Накопление молекул в воздухе гарантирует, что самое высокое давление возникает в нижней части атмосферы.

Однако атмосферное давление - это не постоянная, а переменная величина. Условия в Атмосфера нашей Земли постоянно меняется. Под воздействием солнца воздух нагревается, ночью снова остывает. Влажность зависит от погоды. Плотность воздуха изменения зонами высокого или низкого давления. Все эти влияющие факторы гарантируют, что атмосферное давление никогда не остается неизменным в одном месте.

Для измерения манометрического давления это приводит к проблеме, поскольку измеренное давление сравнивается с атмосферным давлением.

Для получения однозначного измерения манометрического давления стандартное атмосферное давление был введен. В качестве ориентира было выбрано среднее атмосферное давление на уровне моря, который соответствует следующим условиям:

Выражается в единицах СИ
P атм = 1013,25 мбара
t = 15 ° C
ρ = 1,226 кг / м³
r = 287,1 Дж / (кг · К)
Выражается в общепринятых единицах
P атм = 14 696 фунтов на кв. Дюйм
t = 59 ° F
ρ = 0,002377 снарядов / фут³
r = 1716,49 фут-фунт / снаряд ° R
P атм : абсолютное давление
t : температура
ρ : плотность
r : удельная газовая постоянная

Гидростатическое давление

Термин «гидростатическое давление» в основном используется в жидкостях.Это давление при данном Глубина в жидкости вызвана весом столба жидкости над ней.

Гидростатическое давление будет зависеть от плотности жидкости, гравитационной постоянной и высота столба жидкости.

Гидростатическое давление является типом манометрического давления и может быть рассчитано по следующей формуле:

P hydro = ρgh

Если также принять во внимание атмосферное давление над поверхностью жидкости, находим общее давление :

P общ = P атм + ρgh

Поскольку атмосферное давление теперь учитывается в уравнении, мы имеем в виду идеальный вакуум и поэтому общее давление становится абсолютным давлением.

Динамическое давление

Динамическое давление - один из членов уравнения Бернулли. Для несжимаемых жидкостей это уравнение говорит, что для устойчивого Для потока вдоль линии тока сумма энергии давления, кинетической энергии и потенциальной энергии остается постоянной.

Динамическое давление - это часть уравнения, которая представляет кинетическую энергию.

Это давление, которое создается кинетической энергией молекул жидкости при течении, например, по трубе.

Динамическое давление можно выразить следующей формулой:

q = 1 2 ρv 2

где: q = Динамическое давление
ρ = Массовая плотность жидкости
в = Скорость потока

Установки давления на нескольких континентах

Во всем мире давление выражается в разных единицах измерения.
В, мы используют систему СИ в качестве юридического стандарта. Все физические количества продуктов должны быть в соответствует европейской директиве 80/181 / EEC (метрическая директива ЕС) и выражается в соответствии с эта система. Таким образом, давление выражается в Па (Паскаль) или бар , где 1 бар = 10 5 Па. Более старые устройства, такие как mH 2 O (метр водяного столба) или mmHg (миллиметры ртутного столба) нельзя использовать в Европейском Союзе с 31 декабря 1977 года.

В Соединенном Королевстве до сих пор часто используется фунтов на квадратный дюйм ( psi), 14,5 фунтов на квадратный дюйм ≈ 1 бар, но теперь все больше и больше переключается на бар блок давления. В той степени, в которой теперь он в основном заменяет фунты на квадратный дюйм в качестве первичной единицы давления.

В США фунты на квадратный дюйм по-прежнему являются основной единицей измерения давления. Почти все манометры показывают давление в фунтах на квадратный дюйм.

В Азии, особенно единицы МПа (мегапаскаль) и кг / см² (килограммы на квадратный сантиметр) используются.

В таблице ниже вы найдете несколько других единиц и их коэффициенты пересчета в кПа и бар.

Шт. кПа бар
1 кПа 1 0,01
1 МПа 1000 10
1 бар 100 1
1 мбар 0,1 0,001
1 атм 101,32500 1,01325
1 мГн 2 O 9,80665 0,0980665
1 мм рт. Ст. 0,133322368 0,00133322368
1 фунт / кв. Дюйм 6,89475729 0,0689475729
1 дюйм H 2 O 0,249082 0,00249082
1 кг / см² 98,0665 0,980665

Как единица давления соотносится с типом давления

Выражение давления в основных единицах измерения, таких как Па, бар на кв. Дюйм, не имеет особого смысла, если вы этого не сделаете. знать, к какому типу давления относится.

Иногда можно угадать тип давления, исходя из контекста, но обычно сомнения остаются. Если вы догадались неправильно могут возникнуть серьезные ошибки.

Таким образом, всегда рекомендуется указывать тип давления после единицы измерения, что означает, что слова «абсолютное», После единицы давления следует писать «манометр» или «дифференциал». Тогда давление может быть выражено, например, как бар ман. или фунт / кв. Дюйм абс. .

Часто вы найдете единицы давления, за которыми следует суффикс, например «g», «a» или «d» (или написанные заглавными буквами), как в бар изб. , фунт / кв. Дюйм или кПаД , где «g» означает манометр, «a» - абсолютный, а «d» для дифференциала.Суффикс также иногда указывается в скобках, например бар (изб.) .

Хотя эти суффиксы все еще широко используются, они устарели и больше не поддерживаются международными стандартами.

Связанные темы

.

Смотрите также