Indhold
Luft er en gas, men med henblik på beregning af atmosfæretrykket kan du betragte det som en væske og beregne trykket ved havoverfladen ved hjælp af udtrykket for fluidtryk. Dette udtryk er P = ∂gh, hvor ∂ er lufttætheden, g er tyngdekraktionen, og h er højden af atmosfæren. Denne tilgang fungerer dog ikke, fordi hverken ∂ eller h er konstante. Den traditionelle tilgang er i stedet at måle højden på en søjle med kviksølv. Hvis du leder efter atmosfærisk tryk i en bestemt højde, kan du bruge den barometriske formel. Dette er et forholdsvis komplekst forhold, der afhænger af flere variabler, så det er lettere at bare slå den værdi, du har brug for, i en tabel.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Forskere beregner det atmosfæriske tryk ved havoverfladen ved at måle højden på en søjle af kviksølv og beregne det tryk, atmosfæren skal udøve for at hæve søjlen til den højde.
Mercury Barometer
Sænk et glasrør med en lukket ende i en bakke med kviksølv, og lad al luften flygte, og vend derefter røret oprejst med åbningen nedsænket i kvikksølvet. Du har en søjle af kviksølv inde i røret og et vakuum mellem toppen af søjlen og enden af røret. Det tryk, der udøves af atmosfæren på kviksølvet i bakken, understøtter søjlen, så højden af søjlen er en måde at måle atmosfærisk tryk på. Hvis røret er gradueret i millimeter, vil søjlens højde være ca. 760 mm, afhængigt af atmosfæriske forhold. Dette er definitionen af 1 atmosfære af tryk.
Kviksølv er en væske, så du kan beregne det nødvendige tryk for at understøtte søjlen ved at bruge ligningen P = ∂gh. I denne ligning er the tætheden af kviksølv, og h er søjlens højde. I SI (metriske) enheder er en atmosfære lig med 101.325 Pa (Pascals), og i britiske enheder er den lig med 14.696 psi (pund pr. Kvadrat tomme). Torr er en anden enhed af atmosfærisk tryk, der oprindeligt var defineret til at være lig med 1 mm Hg. Dens nuværende definition er 1 torr = 133,32 Pa. En atmosfære = 760 torr.
Den barometriske formel
Selvom du ikke kan udlede atmosfærisk tryk ved havoverfladen fra den samlede højde i atmosfæren, kan du beregne ændringer i lufttrykket fra en højde til en anden. Denne kendsgerning fører sammen med andre overvejelser, herunder den ideelle gaslov, til et eksponentielt forhold mellem havstandstrykket (P0) og tryk i højden h (Ph). Dette forhold, kendt som den barometriske formel, er:
Ph = P0e-mgh / kT
Selvom denne ligning forudsiger tryk i forskellige højder, adskiller dens forudsigelser sig fra observation. For eksempel forudsiger det et tryk på 25 torr i en højde på 30 km (19 mi), men det observerede tryk i denne højde er kun 9,5 torr. Uoverensstemmelsen skyldes primært, at temperaturerne er koldere i højere højder.