Das Luftdruck Es wird durch das Gewicht der Gase verursacht, aus denen die Atmosphäre auf der Erdoberfläche besteht. Die Masse der Atmosphäre wird auf etwa 5 x 10 geschätzt18 kg und alle Lebewesen sind dem Druck ausgesetzt, den diese Masse ausübt.
Der erste, der es maß, war der italienische Wissenschaftler Evangelista Torricelli (1608-1647). Er führte 1644 ein einfaches, aber sehr geniales Experiment durch: Er füllte eine an einem Ende verschlossene Glasröhre vollständig mit Quecksilber, drehte sie um und goss sie in einen Behälter, der auch Quecksilber enthielt..
Torricelli stellte fest, dass sich das Röhrchen nicht vollständig entleerte, sondern bis zu einer Höhe von 76 cm mit Quecksilber gefüllt war. Überrascht führte er viele Tests mit Röhren unterschiedlicher Form durch, wobei er immer das gleiche Ergebnis erzielte..
Auf diese Weise erkannte Torricelli, dass der atmosphärische Druck anstieg und die Quecksilbersäule im Rohr auf einer Höhe von 760 mm hielt. Auf diese Weise wird der Durchschnittswert des atmosphärischen Drucks ermittelt..
Da Druck als Kraft pro Flächeneinheit definiert ist, sind die Einheiten des atmosphärischen Drucks im internationalen System Newton / Meter oder Pascal, was mit Pa abgekürzt wird. In diesem System ist also der atmosphärische Druck P.Geldautomat hat einen Wert von:
P.Geldautomat = 101.354,8 Pa
Dies ist der Normalwert des atmosphärischen Drucks bei 0 ºC und auf Meereshöhe.
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Theoretisch liegt der Maximalwert des atmosphärischen Drucks nur auf Meereshöhe. Obwohl es auf dieser Ebene so viele Schwankungen gibt, müssen Experten ein Referenzsystem festlegen, das ihnen hilft, seinen Wert zu bestimmen..
Hier sind die Hauptfaktoren, die den Wert des atmosphärischen Drucks an einem bestimmten Ort auf der Erde beeinflussen:
-Höhe: Für jeweils 10 Meter Höhe verringert sich der Druck um 1 mm Hg. Es kommt aber auch vor, dass die Dichte des Gases, aus dem die Atmosphäre besteht, nicht konstant ist. Im Prinzip nimmt mit zunehmender Höhe die Luftdichte ab.
-Temperatur: Je höher die Temperatur ist, desto geringer ist natürlich die Dichte und desto weniger wiegt die Luft. Daher nimmt der Druckwert ab.
-Breite: Der atmosphärische Druck ist in äquatorialen Breiten niedriger, weil die Erde keine perfekte Kugel ist. Die Küste am Äquator ist weiter vom Erdmittelpunkt entfernt als die Pole, und dort ist auch die Luftdichte geringer..
-Kontinentalität: Je mehr Sie sich in Richtung des Inneren der Kontinente bewegen, desto höher ist der atmosphärische Druck, während an Küstenorten der Druck niedriger ist.
Das altimetrische Gleichung das bezieht sich auf den atmosphärischen Druck P. eines Ortes mit seiner Höhe z über dem Meeresspiegel hat es diese Form:
Hier P.oder ist der vorhandene Druck in der Anfangs- oder Referenzhöhe, der normalerweise auf Meereshöhe gemessen wird, ρoder die Dichte der Luft auf Meereshöhe und G der Wert der Erdbeschleunigung. Später im Abschnitt über gelöste Übungen wird Schritt für Schritt abgezogen.
Der atmosphärische Druck wird mit dem gemessen Barometer. Das einfachste ist wie das von Torricelli, das auf Quecksilber basiert. Die Neigung des Rohrs oder der Durchmesser verändert die Höhe der Quecksilbersäule nicht, es sei denn, die klimatischen Faktoren sind dafür verantwortlich..
Beispielsweise bilden sich Wolken in Regionen mit niedrigem Druck. Wenn der Barometerwert sinkt, ist dies ein Hinweis darauf, dass schlechtes Wetter kommt..
Tatsächlich könnten anstelle von Quecksilber auch andere Flüssigkeiten verwendet werden, beispielsweise können Sie ein Wasserbarometer herstellen. Das Problem ist, dass die Größe der Säule 10,33 m beträgt, was für den Transport sehr unpraktisch ist.
Es gibt auch Instrumente, die den Druck mechanisch messen - durch Verformungen in Rohren oder Spiralen -: die Aneroidbarometer und die Manometer. Sie können die Druckdifferenz zwischen zwei Punkten messen oder auch einen Druck messen, wobei der atmosphärische Druck als Referenz dient.
Der normale Druckwert wird verwendet, um eine neue Druckeinheit zu definieren: die Atmosphäre, abgekürzt Geldautomat. Der atmosphärische Druck beträgt 1 atm; Somit können andere Drücke als atmosphärischer Druck ausgedrückt werden, was für alle ein sehr vertrauter Wert ist:
1 atm = 101,293 Pa
Die folgende Tabelle zeigt die in Wissenschaft und Technik am häufigsten verwendeten Einheiten zur Druckmessung und die entsprechende Äquivalenz in Pascal:
| Einheit | Äquivalenz in Pascal |
| N / mzwei | 1 |
| Geldautomat | 101,355 |
| mm Hg | 133.3 |
| lb / inzwei | 6894,76 |
| Pub | 1x 105 |
Auf die freie Oberfläche einer Flüssigkeit im statischen Gleichgewicht und offen zur Atmosphäre wirkt atmosphärischer Druck. Aber an den inneren Punkten der Flüssigkeit wirkt natürlich das Gewicht der Flüssigkeitssäule.
Das Gewicht der Säule hängt von ihrer Höhe und der Dichte der Flüssigkeit ab, die wir ebenso wie die Temperatur als konstant annehmen. In diesem Fall ist der Druck P:
P = ρ. G. z
Dies ist das hydrostatischer Druck an jedem Punkt innerhalb einer Flüssigkeit mit konstanter Dichte und ist direkt proportional zur Tiefe z Flüssigkeit.
Bezug nehmen zu absoluter Druck P.Abs in einem ruhenden Fluid ist es definiert als die Summe des atmosphärischen Drucks P.Geldautomat und der hydrostatische Druck P:
P.Abs = P.Geldautomat + P.
Schließlich wird der Manometerdruck P.Mann in einer ruhenden Flüssigkeit ist es die Differenz zwischen absolutem und atmosphärischem Druck und in diesem Fall gleichbedeutend mit der Messung des hydrostatischen Drucks:
P.Mann = P.Abs - P.Geldautomat
Die Größe der Gesamtkraft, die die Atmosphäre auf einen menschlichen Körper ausübt, kann geschätzt werden. Angenommen, der Körper hat eine Oberfläche von ungefähr 2 mzwei, Da Druck als Kraft pro Flächeneinheit definiert ist, können wir die Kraft auflösen und berechnen:
P = F / A → F = P. A.
Für diese Berechnung verwenden wir den zu Beginn ermittelten Normalwert des atmosphärischen Drucks:
F = 101.354,8 Pa x 2 mzwei = 202.710 N.
Dieses Ergebnis entspricht mehr oder weniger 20 Tonnen Kraft, stellt jedoch kein Problem für die Lebewesen dar, die auf der Erdoberfläche leben und genau wie die Fische im Meer daran angepasst sind..
Obwohl es eine ziemlich große Kraft ist. Wie kommt es, dass wir nicht vor ihr zusammenbrechen??
Nun, der Druck im Körper entspricht dem Druck außerhalb. Wir kollabieren nicht, weil die innere Kraft durch eine andere äußere Kraft ausgeglichen wird. Einige Menschen sind jedoch von der Höhe betroffen und können aus der Nase bluten, wenn sie sehr hohe Berge besteigen. Dies liegt daran, dass sich das Gleichgewicht zwischen Blutdruck und Atmosphärendruck geändert hat.
Atmosphärischer Druck ermöglicht es, Soda mit einem Strohhalm oder Strohhalm zu trinken. Die Sumerer und andere alte Kulturen hatten entdeckt, dass sie Bier mit hohlen Pflanzenstielen oder Schilf als Strohhalme trinken konnten.
Viel später, im späten neunzehnten und frühen zwanzigsten Jahrhundert, wurden in den Vereinigten Staaten verschiedene Modelle von Strohhalmen patentiert, darunter solche mit einem akkordeonförmigen Ellbogen, die heute weit verbreitet sind..
So funktionieren sie: Wenn die Flüssigkeit durch den Strohhalm absorbiert wird, verringert sich der Druck über der Flüssigkeit im Strohhalm, und dies führt dazu, dass der Druck unter der Flüssigkeit, der höher ist, die Flüssigkeit nach oben drückt, um das Trinken zu erleichtern..
Aus diesem Grund ist es nach einer Extraktion oder Zahnoperation nicht ratsam, auf diese Weise an Flüssigkeiten zu nippen, da der Druckabfall dazu führen kann, dass sich die Wunde öffnet und zu bluten beginnt..
Leiten Sie die altimetrische Gleichung her P (z)::
-Po ist der Druck auf dem Referenzniveau (Meeresspiegel)
-z ist die Höhe
-ρoder ist die Dichte der Flüssigkeit auf Meereshöhe
-g ist der Wert der Erdbeschleunigung
Lassen Sie uns zunächst dp ein Differenzdruck, der nach der Grundgleichung der Hydrostatik ausgedrückt wird als:
dp = - ρ.g.dz
Das Minuszeichen berücksichtigt die Tatsache, dass der Druck mit zunehmendem Druck abnimmt z. Luft wird auch als ideales Gas angenommen, daher hängen Druck und Dichte zusammen mit:
p = ρ.R.T / M.
ρ = (M / RT). p
Die Dichte wird sofort ersetzt, um Folgendes zu erhalten:
dp = - (M / RT) .p.g.dz
Wenn Sie den Druck auf diese Weise schreiben, wird davon ausgegangen, dass die Atmosphäre in Höhenschichten unterteilt ist dz, so etwas wie ein Stapel Pfannkuchen, jeder mit Druck dp. Auf diese Weise wird eine Differentialgleichung erhalten, die durch Trennen der Variablen gelöst wird p Y. z::
dp / p = -(M / RT) .g.dz
Es wird dann auf beiden Seiten integriert, was dem Hinzufügen der Druckbeiträge jeder Schicht entspricht. Im linken Integral erfolgt dies aus einem Druck P.oder anfänglich bis zu einem Druck P. Finale. Ebenso wird das Integral rechts von ausgewertet zoder bis um z::
ln (P / P.oder) = - (M / RT) g (Z-zoder)
Das Folgende ist, um nach P mit dem Exponential zu lösen:
Schließlich, wenn beide T. Was G sie bleiben konstant, ρoder= (M / RT)P.oder, dann ist M / RT = ρoder / P.oder, und es kann auch gemacht werden zoder = 0. Alles zusammen:
Welchen Wert hat der atmosphärische Druck in La Paz, Bolivien, auf 3640 m über dem Meeresspiegel? Nehmen Sie als durchschnittliche Luftdichte den Wert von 1.225 kg / m3 auf Meereshöhe.
Ersetzen Sie einfach die in der altimetrischen Gleichung angegebenen numerischen Werte:
Zusammenfassend ist es etwa 66% des Normaldrucks.
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