Atmosfärstryck
Atmosfäriskt tryck , även känt som barometertryck (efter barometern ), är trycket i jordens atmosfär . Standardatmosfären (symbol: atm) är en tryckenhet definierad som 101 325 Pa (1 013,25 hPa ) , vilket motsvarar 1013,25 millibar , 760 mm Hg , 29,9212 tum Hg eller 14,696 psi . Atm-enheten är ungefär lika med det atmosfärstrycket vid havsnivån på jorden; det vill säga jordens atmosfärstryck vid havsnivån är ungefär 1 atm.
I de flesta fall är atmosfärstrycket nära ungefärligt av det hydrostatiska trycket som orsakas av luftens vikt över mätpunkten. När höjden ökar, finns det mindre överliggande atmosfärisk massa, så atmosfärstrycket minskar med ökande höjd. Eftersom atmosfären är tunn i förhållande till jordens radie – särskilt det täta atmosfäriska lagret på låga höjder – kan jordens gravitationsacceleration som en funktion av höjden uppskattas som konstant och bidrar lite till detta fall. Tryck mäter kraft per ytenhet, med SI-enheter av pascal (1 pascal = 1 newton per kvadratmeter , 1 N/m 2 ). I genomsnitt har en luftpelare med en tvärsnittsarea på 1 kvadratcentimeter ( cm 2 ), mätt från medelhavsnivån till toppen av jordens atmosfär, en massa på cirka 1,03 kilogram och utövar en kraft eller "vikt" på cirka 10,1 newton , vilket resulterar i ett tryck på 10,1 N/cm2 eller 101 kN /m2 ( 101 kilopascal, kPa). En luftpelare med en tvärsnittsarea på 1 på 2 skulle ha en vikt på cirka 14,7 lbf , vilket resulterar i ett tryck på 14,7 lbf/in 2 .
Mekanism
Atmosfärstrycket orsakas av planetens gravitationsattraktion på de atmosfäriska gaserna ovanför ytan och är en funktion av planetens massa, ytans radie och mängden och sammansättningen av gaserna och deras vertikala fördelning i atmosfären . Den modifieras av planetrotationen och lokala effekter såsom vindhastighet, densitetsvariationer på grund av temperatur och variationer i sammansättning.
Medeltryck vid havsnivån
Medelhavstrycket (MSLP) är atmosfärstrycket vid medelhavsnivån (PMSL) . Detta är det atmosfäriska trycket som normalt anges i väderrapporter på radio, tv och tidningar eller på Internet . När barometrar i hemmet är inställda för att matcha de lokala väderrapporterna visar de trycket anpassat till havsnivån, inte det faktiska lokala atmosfärstrycket.
Höjdmätarens inställning inom flyg är en justering av atmosfärstrycket.
Genomsnittligt havsnivåtryck är 1013,25 hPa (29,921 inHg; 760,00 mmHg). I flygväderrapporter ( METAR ) överförs QNH runt om i världen i hektopascal eller millibar (1 hektopascal = 1 millibar), förutom i USA , Kanada och Japan där det rapporteras i tum kvicksilver (till två decimaler) . USA och Kanada rapporterar också havsnivåtrycket SLP, som justeras till havsnivån med en annan metod, i anmärkningsavsnittet, inte i den internationellt överförda delen av koden, i hektopascal eller millibar. Men i Kanadas offentliga väderrapporter rapporteras havsnivåtryck istället i kilopascal.
I den amerikanska väderkodens kommentarer är tre siffror allt som sänds; decimaler och de en eller två mest signifikanta siffrorna utelämnas: 1013,2 hPa (14,695 psi) sänds som 132; 1000 hPa (100 kPa) överförs som 000; 998,7 hPa överförs som 987; etc. Det högsta havsnivåtrycket på jorden inträffar i Sibirien , där Siberian High ofta når ett havsnivåtryck över 1050 hPa (15,2 psi; 31 inHg), med rekordnivåer nära 1085 hPa (15,74 psi; 32,0 inHg) . Det lägsta mätbara havsnivåtrycket finns i mitten av tropiska cykloner och tornados , med en rekordlåg nivå på 870 hPa (12,6 psi; 26 inHg).
Yttryck
Yttryck är atmosfärstrycket på en plats på jordens yta ( terräng och hav ). Det är direkt proportionellt mot luftmassan över den platsen.
förutsäger atmosfäriska modeller såsom allmänna cirkulationsmodeller (GCM) vanligtvis den icke-dimensionella logaritmen för yttrycket .
Medelvärdet för yttrycket på jorden är 985 hPa. Detta till skillnad från medelvattentrycket, som innebär att trycket extrapoleras till havsnivån för platser över eller under havsytan. Medeltrycket vid medelhavsnivån ( MSL ) i International Standard Atmosphere ( ISA ) är 1013,25 hPa, eller 1 atmosfär (atm), eller 29,92 tum kvicksilver.
Tryck (P), massa (m) och acceleration på grund av gravitation (g) hänger samman med P = F/A = (m*g)/A, där A är ytan. Atmosfärstrycket är alltså proportionellt mot vikten per ytenhet av den atmosfäriska massan ovanför denna plats.
Höjdvariation
Trycket på jorden varierar med ytans höjd, så lufttrycket på berg är vanligtvis lägre än lufttrycket vid havsnivån. Trycket varierar jämnt från jordens yta till toppen av mesosfären . Även om trycket förändras med vädret, har NASA tagit ett genomsnitt av förhållandena för alla delar av jorden året runt. När höjden ökar, minskar atmosfärstrycket. Man kan beräkna atmosfärstrycket på en given höjd. Temperatur och luftfuktighet påverkar också atmosfärstrycket. Trycket är proportionellt mot temperaturen och omvänt proportionellt mot luftfuktigheten. Och det är nödvändigt att känna till båda dessa för att beräkna en korrekt siffra. Grafen till höger ovan utvecklades för en temperatur på 15 °C och en relativ luftfuktighet på 0 %.
På låga höjder över havet minskar trycket med cirka 1,2 kPa (12 hPa) för varje 100:e meter. För högre höjder inom troposfären relaterar följande ekvation (den barometriska formeln ) atmosfärstrycket p till höjden h :
. Värdena i dessa ekvationer är:
| Parameter | Beskrivning | Värde |
|---|---|---|
| h | Höjd över medelhavsytan | m |
| sid0 | Havsnivåstandard atmosfärstryck | 101325 Pa |
| L | Temperaturförfallohastighet, = g / c p för torr luft | ~ 0,00976 K/m |
| c sid | Konstant tryck specifik värme | 1004,68506 J/(kg·K) |
| T0 | Havsnivå standardtemperatur | 288,16 K |
| g | Gravitationsacceleration på jordens yta | 9,80665 m/s 2 |
| M | Molär massa av torr luft | 0,02896968 kg/mol |
| R0 | Universell gaskonstant | 8,314462618 J/(mol·K) |
Lokal variation
Atmosfärstrycket varierar kraftigt på jorden, och dessa förändringar är viktiga för att studera väder och klimat . Atmosfäriskt tryck visar en dygns- eller halvdaglig cykel (två gånger dagligen) orsakad av globala atmosfäriska tidvatten . Denna effekt är starkast i tropiska zoner, med en amplitud på några hektopascal, och nästan noll i polarområden. Dessa variationer har två överlagrade cykler, en dygnscykel (24 timmar) och en semi-dygnscykel (12 timmar).
Uppgifter
Det högsta barometertrycket för justerat havsnivå som någonsin registrerats på jorden (över 750 meter) var 1084,8 hPa (32,03 inHg) uppmätt i Tosontsengel, Mongoliet den 19 december 2001. Det högsta barometertrycket för justerat till havsnivå som någonsin registrerats (nedan). 750 meter) var vid Agata i Evenk Autonomous Okrug , Ryssland (66°53' N, 93°28' E, höjd: 261 m, 856 ft) den 31 december 1968 på 1083,8 hPa (32,005 inHg). Diskrimineringen beror på de problematiska antagandena (förutsatt en standardförfallofrekvens) förknippade med sänkning av havsnivån från höga höjder.
Döda havet , den lägsta platsen på jorden på 430 meter (1 410 fot) under havsytan, har ett motsvarande högt typiskt atmosfärstryck på 1065 hPa. Ett yttrycksrekord under havsnivå på 1081,8 hPa (31,95 inHg) sattes den 21 februari 1961.
Det lägsta icke-tornadiska atmosfärstryck som någonsin uppmätts var 870 hPa (0,858 atm; 25,69 inHg), inställt den 12 oktober 1979, under Typhoon Tip i västra Stilla havet. Mätningen baserades på en instrumentell observation gjord från ett spaningsflygplan.
Mätning baserad på vattendjupet
En atmosfär (101,325 kPa eller 14,7 psi) är också trycket som orsakas av vikten av en sötvattenpelare på ungefär 10,3 m (33,8 fot). Således upplever en dykare 10,3 m under vattnet ett tryck på cirka 2 atmosfärer (1 atm luft plus 1 atm vatten). Omvänt är 10,3 m den maximala höjden till vilken vatten kan höjas med hjälp av sug under normala atmosfäriska förhållanden.
Lågtryck, såsom naturgasledningar , anges ibland i tum vatten , vanligtvis skrivet som wc (vattenpelare) mätare eller wg (tum vatten) mätare. En typisk gasanvändande hushållsapparat i USA är klassad för maximalt 1 ⁄ 2 psi (3,4 kPa; 34 mbar), vilket är ungefär 14 wg Liknande metriska enheter med en mängd olika namn och notationer baserade på millimeter , centimeter eller mätare används nu mindre vanligt.
Kokpunkt för vätskor
Rent vatten kokar vid 100 °C (212 °F) vid jordens standardatmosfärstryck. Kokpunkten är den temperatur vid vilken ångtrycket är lika med atmosfärstrycket runt vätskan. På grund av detta är vätskors kokpunkt lägre vid lägre tryck och högre vid högre tryck. Matlagning på höga höjder kräver därför justeringar av recept eller tryckkokning . En grov approximation av höjden kan erhållas genom att mäta temperaturen vid vilken vatten kokar; i mitten av 1800-talet användes denna metod av upptäcktsresande. Omvänt, om man vill indunsta en vätska vid en lägre temperatur, till exempel vid destillation , kan atmosfärstrycket sänkas genom att använda en vakuumpump , som i en rotationsindunstare .
Mätning och kartor
En viktig tillämpning av kunskapen om att atmosfärstrycket varierar direkt med höjden var att bestämma höjden på kullar och berg, tack vare tillförlitliga tryckmätningsanordningar. År 1774 bekräftade Maskelyne Newtons teori om gravitation vid och på berget Schiehallion i Skottland, och han behövde mäta höjderna på bergets sidor exakt. William Roy , med hjälp av barometertryck, kunde bekräfta Maskelynes höjdbestämningar, avtalet var att vara inom en meter (3,28 fot). Denna metod blev och fortsätter att vara användbar för undersökningsarbete och kartframställning.
Se även
- Atmosfärisk densitet – Massa per volymenhet av jordens atmosfär
- Jordens atmosfär – Gaslager som omger jorden
- Barometrisk formel – Formel som används för att modellera hur lufttrycket varierar med höjden
- Barotrauma – Skada orsakad av tryck – fysisk skada på kroppsvävnader orsakad av en skillnad i tryck mellan ett luftrum inuti eller bredvid kroppen och den omgivande gasen eller vätskan.
- Kabintrycksättning – Process för att upprätthålla internt lufttryck i flygplan
- Kavitation – Lågtryckshålrum som bildas i vätskor
- Kollapsande burk – en aluminiumburk krossas av atmosfärstrycket som omger den
- Effekter av hög höjd på människor – Miljöeffekter på fysiologi
- Högtrycksområde – Inom meteorologi, en anticyklon
- International Standard Atmosphere – Atmosfärisk modell, en tabulering av typiska variationer av huvudsakliga termodynamiska variabler i atmosfären (tryck, densitet, temperatur, etc.) med höjd, på medelbreddgrader.
- Lågtrycksområde – Område med lägre lufttryck än närliggande områden
- Meteorologi – Tvärvetenskaplig studie av atmosfären med fokus på väderprognoser
- NRLMSISE-00 , en empirisk, global referensatmosfärisk modell av jorden från marken till rymden
- Plenumkammare – Kammare som innehåller en vätska under tryck
- Tryck – Kraft fördelad över ett område
- Tryckmätning – Analys av kraft som appliceras av en vätska på en yta
- Standardatmosfär (enhet) – Enhet för tryck definierad som 101325 Pa
- Hästbreddgrader – Breddgrader 30–35 grader norr och söder om ekvatorn
externa länkar
- 1976 Standard Atmosphere från NASA
- Källkod och ekvationer för 1976 års standardatmosfär
- En matematisk modell av 1976 års US Standard Atmosphere
- Kalkylator som använder flera enheter och egenskaper för 1976 års standardatmosfär
- Kalkylator som ger standardlufttryck på en specificerad höjd, eller höjd där ett tryck skulle vara standard
- Aktuell karta över globalt medeltryck vid havsnivån
- Beräkna tryck från höjd och vice versa
Experiment
- Filmer om atmosfärstrycksexperiment från Georgia State Universitys HyperPhysics- webbplats – kräver QuickTime
- Test som visar att en burk krossas efter att ha kokat vatten inuti den och sedan flyttat den till en balja med iskallt vatten.
| Myndighetskontroll : Nationella bibliotek |
|---|
