Sadržaj
Zrak je plin, ali za potrebe izračuna atmosferskog tlaka mogli biste ga smatrati tekućinom i izračunati tlak na razini mora koristeći izraz za tlak tekućine. Taj je izraz P = ∂gh, gdje je ∂ gustoća zraka, g je ubrzanje gravitacije, a h je visina atmosfere. Takav pristup ipak ne djeluje, jer ni neither ni h nisu konstantni. Tradicionalni pristup je mjerenje visine stupca žive. Ako tražite atmosferski tlak na određenoj visini, možete se poslužiti barometrijskom formulom. To je prilično složen odnos koji ovisi o nekoliko varijabli, tako da je lakše potražiti vrijednost koja vam je potrebna u tablici.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Znanstvenici izračunavaju atmosferski tlak na razini mora mjereći visinu stupca žive i izračunavajući pritisak koji atmosfera mora izvršiti da bi podigla stup na tu visinu.
Merkurov barometar
Uronite staklenu cijev s zatvorenim krajem u pladanj žive i ostavite da sav zrak istječe, a zatim je okrenite u uspravnom položaju, s otvorom potopljenim u živu. Imate stupac žive unutar cijevi i vakuum između vrha stupca i kraja epruvete. Pritisak koji atmosfera vrši na živu u ladici podržava kolonu, tako da je visina stupca način za mjerenje atmosferskog tlaka. Ako je cijev graduirana u milimetrima, visina stupca bit će približno 760 mm, ovisno o atmosferskim uvjetima. Ovo je definicija 1 atmosfere pritiska.
Merkur je tekućina, tako da možete izračunati tlak potreban za potporu stupcu pomoću jednadžbe P = ∂gh. U ovoj je jednadžbi ∂ gustoća žive i h visina stupca. U SI (metričkim) jedinicama jedna je atmosfera jednaka 101.325 Pa (Paskali), a u britanskim jedinicama njegova je 14.696 psi (funti po kvadratnom inču). Torr je druga jedinica atmosferskog tlaka koja je izvorno definirana da bude jednaka 1 mm Hg. Njegova trenutna definicija je 1 torr = 133,32 Pa. Jedna atmosfera = 760 torr.
Barometrijska formula
Iako ne možete izvesti atmosferski tlak na razini mora od ukupne visine atmosfere, možete izračunati promjene tlaka zraka s jedne visine na drugu. Ova činjenica, zajedno s drugim razmatranjima, uključujući zakon o idealnom plinu, dovodi do eksponencijalne veze između tlaka razine mora (P0) i tlaka na visini h (Ph). Ova veza, poznata kao barometrijska formula, je:
Ph = P0e-mgh / kT
Iako ova jednadžba predviđa pritiske na različitim visinama, njena predviđanja razlikuju se od promatranja. Na primjer, predviđa pritisak od 25 torr na visini od 30 km (19 milja), ali promatrani tlak na toj visini iznosi samo 9,5 torr. Odstupanje je prvenstveno zbog činjenice da su temperature na većim visinama hladnije.