Единицы измерения атмосферного давления
Обозначение | Соотношение паскалем |
Миллиметр (мм | 1 |
Миллиметр (мм | 1 |
Атмосфера | 1 |
Атмосфера | 1 |
Тор | 1 |
Миллибар | 1 |
Таблица
24
Соотношение единиц измерения барометрического давления
Единицы | Па | атм | мм | мб | мм |
Паскаль, | 1 | 9,910-6 | 7,510-3 | 1,010-2 | 1,010-1 |
Атмосфера | 1,013105 | 1 | 760 | 1013,3 | 10333 |
Миллиметр мм | 133 | 1,310-3 | 1 | 1,33 | 13,6 |
Миллибар, | 100 | 9,910-4 | 7,510-1 | 1 | 10,2 |
Миллиметр | 9,81 | 9,710-5 | 7,310-2 | 9,810-2 | 1 |
Из приведенных в таблицах 23 и 24 единиц
измерения наибольшее распространение
в России получили мм. рт. ст.имб.
Для удобства пересчетов в необходимых
случаях можно использовать следующее
соотношение:
760 мм рт. ст.= 1013мб= 101300Па (36)
Более простой способ:
Мб = мм. рт. ст.
(37)
Мм рт. ст. = мб
(38)
Приборы для измерения атмосферного давления.
В гигиенических исследованиях применяются
два типа барометров:
Принцип работы различных модификаций
жидкостных барометров основан на том,
что атмосферное давление уравновешивает
определенной высоты столб жидкости в
запаянной с одного конца (верхнего)
трубке. Чем меньше удельный вес жидкости,
тем выше столб последней, уравновешиваемый
давлением атмосферы.
Наибольшее распространение получили
ртутные барометры, так как
высокий удельный вес жидкой ртути
позволяет сделать прибор более компактным,
что объясняется уравновешиванием
давления атмосферы менее высоким столбом
ртути в трубке.
Используются три системы ртутных
барометров:
Указанные системы ртутных барометров
схематически представлены на рисунке
35.
Станционные чашечные барометры Высоту уровня ртути, соответствующую | | Рис. А – Ртутный А – |
В отдельных модификациях имеются две
шкалы – в мм рт. ст. и мб. Десятые доли
мм рт. ст. или мб отсчитываются по
подвижной шкале – нониусу. Для этого
необходимо винтом установить нулевое
деление шкалы нониуса на одной линии с
вершиной мениска ртутного столба,
отсчитать число целых делений миллиметров
ртутного столба по шкале барометра и
число десятых до-лей
миллиметра ртутного столба до первой
отметки шкалы нониуса, совпадающей с
делением основной шкалы.
Пример.Нулевое деление шкалы нониуса
находится между 760 и 761 мм рт. ст. основной
шкалы. Следовательно, число целых делений
равно 760 мм рт. ст. К этой цифре необходимо
прибавить число десятых долей миллиметра
ртутного столба, отсчитанных по шкале
нониуса. Первым с делением основной
шкалы совпадает 4-е деление шкалы нониуса.
Барометрическое давление равно 760 + 0,4
= 760,4 мм рт. ст.
Как правило, в чашечные барометры встроен
термометр (ртутный или спиртовый в
зависимости от предполагаемого диапазона
температуры воздуха при исследованиях),
так как для получения окончательного
результата необходимо специальными
расчетами привести давление к стандартным
условиям температуры (0С)
и барометрического давления (760 мм рт.
ст.).
В чашечных экспедиционных барометрахперед наблюдением предварительно с
помощью специального винта, расположенного
в нижней части прибора, устанавливают
уровень ртути в чашке на нулевую отметку.
Сифонные и сифонно-чашечные барометры
(рисунок 35). В этих барометрах
величина атмосферного давления измеряется
по разнице высот ртутного столба в
длинном (запаянном) и коротком (открытом)
коленах трубки. Данный барометр позволяет
производить измерение давления с
точностью до 0,05мм рт. ст. При помощи
винта в нижней части приборов уровень
ртути в коротком (открытом) колене трубки
приводят к нулевой точке, а затем
отсчитывают показания барометра.
Сифонно-чашечный инспекторский барометр.
Данный прибор имеет две шкалы: слева в
мб и справа в мм рт. ст. Для определения
десятых долей мм рт. ст. служит нониус.
Найденные значения атмосферного
давления, как и при работе с другими
жидкостными барометрами, необходимо с
помощью вычислений или специальных
таблиц привести к 0С.
На метеорологических станциях в показания
барометров вводят не только температурную
поправку, но и так называемую постоянную
поправку: инструментальную и поправку
на силу тяжести.
Устанавливать барометры следует в
отдалении или изолированно от источников
теплового излучения (солнечное излучение,
нагревательные приборы), а также в
отдалении от дверей и окон.
Металлический барометр-анероид
(рисунок 36). Данный прибор особенно
удобен при проведении исследований в
экспедиционных условиях. Однако этот
барометр перед использованием должен
быть выверен по более точному ртутному
барометру.
Рис. | Рис. 37. Барограф |
Принцип устройства и действия
барометра-анероида очень прост.
Металлическая подушечка (коробка) с
гофрированными (для большей эластичности)
стенками, из которой удален воздух до
остаточного давления 50-60 мм рт. ст., под
воздействием давления воздуха изменяет
свой объем и в результате деформируется.
Деформация передается по системе
рычажков стрелке, которая и указывает
на циферблате атмосферное давление. На
циферблате барометра анероида вмонтирован
изогнутой формы термометр в связи с
необходимостью, как указывалось выше,
приведения результатов измерения к
0С. Градуировка
циферблата может быть в мб или в мм рт.
ст. В некоторых модификациях
барометра-анероида имеются две шкалы
– как в мб, так и в мм рт. ст.
Анероид-высотомер (альтиметр). В
измерении высоты по уровню атмосферного
давления заложена закономерность,
согласно которой между давлением воздуха
и высотой имеется зависимость, весьма
близкая к линейной. То есть при подъеме
на высоту пропорционально снижается
атмосферное давление.
Данный прибор предназначен для измерения
атмосферного давления именно на высоте
и имеет две шкалы. На одной из них нанесены
величины давления в мм рт. ст. или мб, на
другой – высота в метрах. На летательных
аппаратах применяют альтиметры с
циферблатом, на котором по шкале
определяется высота полета.
Барограф (барометр-самописец).Данный прибор предназначен для непрерывной
регистрации атмосферного давления. В
гигиенической практике применяются
металлические (анероидные) барографы
(рисунок 37). Под влиянием изменений
атмосферного давления пакет соединенных
вместе анероидных коробок в результате
деформации оказывает влияние на систему
рычажков, а через них на специальное
перо с незасыхающими специальными
чернилами. При увеличении атмосферного
давления анероидные коробки сжимаются
и рычажок с пером поднимается кверху.
При уменьшении давления анероидные
коробки с помощью помещенных внутри их
пружин расширяются и перо чертит линию
книзу. Запись давления в виде непрерывной
линии вычерчивается пером на градуированной
в мм рт. ст. или мб бумажной ленте,
помещенной на цилиндрический вращающийся
с помощью механического завода барабан.
Используются барографы с недельным или
суточным заводом с соответствующими
градуированными лентами в зависимости
от цели, задач и характера исследований.
Выпускаются барографы с электрическим
приводом, вращающим барабан. Однако на
практике данная модификация прибора
менее удобна, так как ограничивается
его использование в экспедиционных
условиях. Для устранения температурных
влияний на показания барографа в них
вставляется биметаллические компенсаторы,
автоматически осуществляющие коррекцию
(поправку) движения рычажков в зависимости
от температуры воздуха. Перед началом
работы рычажок с пером с помощью
специального винта устанавливается в
исходное положение, соответствующее
времени, обозначенном на ленте и на
уровень давления, измеренный точным
ртутным барометром.
Чернила для записи барограмм можно
приготовить по следующей прописи:
— | |
— | |
— 3 | |
— |
Приведение объема воздуха к нормальным
условиям (760 мм рт. ст., 0С).
Данный аспект измерения
барометрического давления весьма важен
при измерении концентраций загрязняющих
веществ в воздухе. Игнорирование
указанного аспекта может обусловить
значительные ошибки в расчетах
концентраций вредных веществ, которые
могут достигать 30 и более процентов.
Приведение объема воздуха к нормальным
условиям производится по формуле:
(39)
V0 | |
V1 | |
273 | |
В | |
760 | |
t |
Пример. Для измерения концентрации
пыли в воздухе через бумажный фильтр с
помощью электрического аспиратора
пропущено 200 л воздуха. Температура
воздуха в период его аспирации составляла-
+26С,
барометрическое давление — 752 мм рт. ст.
Необходимо привести объем воздуха к
нормальным условиям, то есть к 0С
и 760 мм рт. ст.
Подставляем в формулу Х значения
соответствующих параметров примера и
рассчитываем искомый объем воздуха при
нормальных условиях:
л.
Таким образом, при расчете концентрации
пыли в воздухе необходимо учитывать
объем воздуха именно 180,69 л, а не 200л.
Для упрощения расчетов объема воздуха
при нормальных условиях можно пользоваться
поправочными коэффициентами на
температуру и давление (таблица 25) или
рассчитанными готовыми величинами
формулы 39
и
(таблица 26).
Таблица
25
Поправочные
коэффициенты на температуру и давление
для приведения объема воздуха к нормальным
условиям
(температура 0оС,
барометрическое давление 760 мм рт. ст.)
tоС | Барометрическое | |||||||
700 | 710 | 720 | 730 | 740 | 750 | 760 | 770 | |
10 | 0,889 | 0,901 | 0,914 | 0,927 | 0,939 | 0,952 | 0,965 | 0,977 |
12 | 0,882 | 0,895 | 0,908 | 0,920 | 0,933 | 0,945 | 0,958 | 0,971 |
14 | 0,876 | 0,889 | 0,901 | 0,914 | 0,926 | 0,939 | 0,951 | 0,964 |
16 | 0,870 | 0,883 | 0,895 | 0,907 | 0,920 | 0,932 | 0,945 | 0,957 |
18 | 0,864 | 0,876 | 0,889 | 0,901 | 0,914 | 0,926 | 0,938 | 0,951 |
20 | 0,858 | 0,870 | 0,883 | 0,895 | 0,907 | 0,920 | 0,932 | 0,944 |
22 | 0,852 | 0,865 | 0,877 | 0,889 | 0,901 | 0,913 | 0,925 | 0,938 |
24 | 0,847 | 0,859 | 0,871 | 0,883 | 0,895 | 0,907 | 0,919 | 0,931 |
Окончание таблицы 25
tоС | Барометрическое | |||||||
700 | 710 | 720 | 730 | 740 | 750 | 760 | 770 | |
26 | 0,841 | 0,853 | 0,865 | 0,877 | 0,889 | 0,901 | 0,913 | 0,925 |
28 | 0,835 | 0,847 | 0,859 | 0,871 | 0,883 | 0,895 | 0,907 | 0,919 |
30 | 0,830 | 0,842 | 0,854 | 0,865 | 0,877 | 0,889 | 0,901 | 0,913 |
32 | 0,824 | 0,836 | 0,848 | 0,860 | 0,872 | 0,883 | 0,895 | 0,907 |
34 | 0,819 | 0,831 | 0,842 | 0,854 | 0,866 | 0,878 | 0,889 | 0,901 |
35 | 0,816 | 0,828 | 0,840 | 0,851 | 0,863 | 0,875 | 0,886 | 0,898 |
Таблица
26
Коэффициенты
для приведения объемов воздуха к
нормальным условиям
(температура
0оС,
барометрическое давление 760 мм рт. ст.)
tоC |
| В, мм |
| tоC |
| В, мм |
|
-4 | 1,015 | 741 | 0,975 | 16 | 0,945 | 761 | 1,001 |
-3 | 1,011 | 742 | 0,976 | 17 | 0,941 | 762 | 1,003 |
-2 | 1,007 | 743 | 0,978 | 18 | 0,938 | 763 | 1,004 |
-1 | 1,004 | 744 | 0,979 | 19 | 0,935 | 764 | 1,005 |
0 | 1,000 | 745 | 0,980 | 20 | 0,932 | 765 | 1,007 |
1 | 0,996 | 746 | 0,982 | 21 | 0,929 | 766 | 1,008 |
2 | 0,993 | 747 | 0,983 | 22 | 0,925 | 767 | 1,009 |
3 | 0989, | 748 | 0,984 | 23 | 0,922 | 768 | 1,010 |
4 | 0,983 | 749 | 0,986 | 24 | 0,919 | 769 | 1,012 |
5 | 0,982 | 750 | 0,987 | 25 | 0,916 | 770 | 1,013 |
6 | 0,979 | 751 | 0,988 | 26 | 0,913 | 771 | 1,014 |
7 | 0,975 | 752 | 0,989 | 27 | 0,910 | 772 | 1,016 |
8 | 0,972 | 753 | 0,991 | 28 | 0,907 | 773 | 1,017 |
9 | 0,968 | 754 | 0,992 | 29 | 0,904 | 774 | 1,018 |
10 | 0,965 | 755 | 0,993 | 30 | 0,901 | 775 | 1,020 |
11 | 0,961 | 756 | 0,995 | 31 | 0,898 | 776 | 1,021 |
12 | 0,958 | 757 | 0,996 | 32 | 0,895 | 777 | 1,022 |
13 | 0,955 | 758 | 0,997 | 33 | 0,892 | 778 | 1,024 |
14 | 0,951 | 759 | 0,999 | 34 | 0,889 | 779 | 1,025 |
15 | 0,948 | 760 | 1,000 | 35 | 0,886 | 780 | 1,026 |
Соотношения между единицами измерения. Физические величины. Давление
Физические величины. Давление
Атмосферное давление РО
Атмосферное давление является давлением окружающего воздуха следствие его веса. Оно зависит от высоты и на уровне моря нормальное атмосферное давление составляет: 1 атм = 1,01325 бар = 760 мм ртутного столба = 10,332 м.водного столба = 101325 Па = 1,033 кгс/см2.
Чем выше точка измерения, тем меньше атмосферное давление, так на высоте1000 матмосферное давление равно 89860 Па, а на высоте2000 м– 79720 Па.
Избыточное давление Ризб
Избыточное давление Ризб – это давление над атмосферным. Уточняющий индекс «изб» часто опускается.
Абсолютное давление Рабс
Абсолютное давление Рабс – это сумма атмосферного давления РО и избыточного давления Ризб. В полном вакууме, абсолютное давление равно 0. В атмосфере на уровне моря, абсолютное давление составляет 1 атм.
Для измерения давления сжатого воздуха используется понятие «техническая атмосфера» (1ат = 1 кгс/см2). Если давление измеряется в технических атмосферах, то абсолютное давление обозначается как «ата», а избыточное – как «ати».
В соответствии с международной системой единиц СИ, давление надлежит указывать в паскалях (Па).
Для перевода давлений из одной единицы измерения в другую Вы можете воспользоваться конвертером единиц измерения.
Соотношение единиц измерения барометрического давления — Студопедия
Таблица 24
Единицы измерения атмосферного давления
Единицы измерения и приборы для измерения атмосферного давления
Зоны высоты над уровнем моря в зависимости от реакции организма человека
| Наименование зоны | Высота над уровнем моря, м | Реакции организма человека |
| Индифферентная зона | До 1500-2000 | При пребывании в этой зоне заметных изменений в функционировании основных систем организма и в субъективных ощущениях не наблюдается; работоспособность сохраняется полностью на протяжении всего времени пребывания на высоте. |
| Зона полной
компенсации | От 2000 до 4000 | Работоспособность сохраняется в течение достаточно длительного времени (несколько часов) за счет увеличения легочной вентиляции, минутного объема крови и перераспределения кровотока; физическая работа, требующая значительного увеличения потребления кислорода, выполняется с затруднениями. |
| Зона неполной
компенсации | От 4000 до 5500 | Наблюдается ухудшение самочувствия со снижением работоспособности; возможно появление эйфории и неадекватного поведения; продолжительное пребывание на такой высоте сопровождается появлением ощущения тяжести в голове, головных болей, сонливости, трудностью сосредоточения внимания, общим снижением работоспособности; затруднительной становится даже незначительная по энерготратам работа. |
| Критическая зона | От 5500 до 8000 | Работоспособность резко снижена; выполнение физической работы практически исключено; отмечается прогрессирующее ухудшение общего состояния; характерным для данной зоны является большая вероятность возникновения высотного обморока в результате гипоксии головного мозга; время его возникновения в основном зависит от индивидуальной устойчивости к гипоксии, тренированности; на высоте более 7000 м сохранение сознания у человека возможно в течение короткого времени, которое принято называть резервным временем, которое также зависит от индивидуальной устойчивости и тренированности. |
| Непереносимая зона | Выше
| Характеризуется весьма коротким резервным временем (от 2-3 мин до 10-20 с в зависимости от высоты, индивидуальной устойчивости и тренированности), после чего наступает глубокий обморок и, если не принять меры к прекращению воздействия высоты, наступает смертельный исход. |
Выделение зон высоты является условным, так как большое значение имеет в данном случае тренированность, адаптированность (степень развития адаптационных механизмов), функциональной состояние и здоровье человека.
Основной единицей измерения барометрического давления в системе СИ является паскаль (Па) – давление, вызываемое силой в один ньютон (Н), равномерно распределенное на поверхности 1 м2:
(35)
На практике для выражения величины барометрического давления используются другие единицы. В таблице 23 приводятся единицы измерения атмосферного давления, которые наиболее широко используются в метеорологических наблюдениях, гигиенических исследованиях, в технике, при проведении лабораторных анализов и т. д. Удобны для пересчетов единиц данные таблицы 24)
Таблица 23
| Обозначение единицы | Соотношение с единицей системы СИ –
паскалем (Па) и другими |
| Миллиметр ртутного столба
(мм рт. ст.) | 1 мм. рт. ст. = 133,322 Па |
| Миллиметр водного столба
(мм вод. ст.) | 1 мм вод. ст. = 9,807 Па |
| Атмосфера техническая (ат) | 1 ат = 9,807 × 104 Па |
| Атмосфера физическая (атм) | 1 атм = 1,033 ат = 1,013 × 104 Па |
| Тор | 1 тор = 1 мм рт. ст. |
| Миллибар (мб) | 1 мб = 0,7501 мм рт. ст. = 100 Па |
| Единицы | Па | атм | мм рт. ст. | мб | мм вод. ст. |
| Паскаль, Па | 9,9×10-6 | 7,5×10-3 | 1,0×10-2 | 1,0×10-1 | |
| Атмосфера нормальная, атм | 1,013×105 | 1013,3 | |||
| Миллиметр ртутного столба,
мм рт. ст. | 1,3×10-3 | 1,33 | 13,6 | ||
| Миллибар, мб | 9,9×10-4 | 7,5×10-1 | 10,2 | ||
| Миллиметр водного столба, мм вод. ст. | 9,81 | 9,7×10-5 | 7,3×10-2 | 9,8×10-2 |
Из приведенных в таблицах 23 и 24 единиц измерения наибольшее распространение в России получили мм. рт. ст. и мб. Для удобства пересчетов в необходимых случаях можно использовать следующее соотношение:
760 мм рт. ст. = 1013 мб = 101300 Па (36)
Более простой способ:
Мб = мм. рт. ст. (37)
Мм рт. ст. = мб (38)
Единицы измерения атмосферного давления
Обозначение | Соотношение с паскалем (Па) и |
Миллиметр (мм рт. ст.) | 1 мм. рт. ст. = |
Миллиметр водного (мм вод. ст.) | 1 мм вод. ст. = |
Атмосфера | 1 ат = 9,807 |
Атмосфера | 1 атм = 1,033 ат = |
Тор | 1 тор = 1 мм рт. |
Миллибар (мб) | 1 мб = 0,7501 мм рт. |
Таблица 24
Соотношение единиц измерения барометрического давления
Единицы | Па | атм | мм | мб | мм |
Паскаль, | 1 | 9,910-6 | 7,510-3 | 1,010-2 | 1,010-1 |
Атмосфера | 1,013105 | 1 | 760 | 1013,3 | 10333 |
Миллиметр мм | 133 | 1,310-3 | 1 | 1,33 | 13,6 |
Миллибар, | 100 | 9,910-4 | 7,510-1 | 1 | 10,2 |
Миллиметр | 9,81 | 9,710-5 | 7,310-2 | 9,810-2 | 1 |
Из приведенных в таблицах 23 и 24 единиц
измерения наибольшее распространение
в России получили мм. рт. ст.имб.
Для удобства пересчетов в необходимых
случаях можно использовать следующее
соотношение:
760 мм рт. ст.= 1013мб= 101300Па (36)
Более простой способ:
Мб = мм. рт. ст.
(37)
Мм рт. ст. = мб
(38)
Приборы для измерения атмосферного давления.
В гигиенических исследованиях применяются
два типа барометров:
Принцип работы различных модификаций
жидкостных барометров основан на том,
что атмосферное давление уравновешивает
определенной высоты столб жидкости в
запаянной с одного конца (верхнего)
трубке. Чем меньше удельный вес жидкости,
тем выше столб последней, уравновешиваемый
давлением атмосферы.
Наибольшее распространение получили
ртутные барометры, так как
высокий удельный вес жидкой ртути
позволяет сделать прибор более компактным,
что объясняется уравновешиванием
давления атмосферы менее высоким столбом
ртути в трубке.
Используются три системы ртутных
барометров:
Указанные системы ртутных барометров
схематически представлены на рисунке
35.
Станционные чашечные барометры Высоту уровня ртути, соответствующую | | Рис. 35. Чашечный барометр(слева) А – шкала барометра; Б – винт; В – Ртутный сифонный барометр(справа) А – верхнее колено; В – нижнее колено; |
В отдельных модификациях имеются две
шкалы – в мм рт. ст. и мб. Десятые доли
мм рт. ст. или мб отсчитываются по
подвижной шкале – нониусу. Для этого
необходимо винтом установить нулевое
деление шкалы нониуса на одной линии с
вершиной мениска ртутного столба,
отсчитать число целых делений миллиметров
ртутного столба по шкале барометра и
число десятых до-лей
миллиметра ртутного столба до первой
отметки шкалы нониуса, совпадающей с
делением основной шкалы.
Пример.Нулевое деление шкалы нониуса
находится между 760 и 761 мм рт. ст. основной
шкалы. Следовательно, число целых делений
равно 760 мм рт. ст. К этой цифре необходимо
прибавить число десятых долей миллиметра
ртутного столба, отсчитанных по шкале
нониуса. Первым с делением основной
шкалы совпадает 4-е деление шкалы нониуса.
Барометрическое давление равно 760 + 0,4
= 760,4 мм рт. ст.
Как правило, в чашечные барометры встроен
термометр (ртутный или спиртовый в
зависимости от предполагаемого диапазона
температуры воздуха при исследованиях),
так как для получения окончательного
результата необходимо специальными
расчетами привести давление к стандартным
условиям температуры (0С)
и барометрического давления (760 мм рт.
ст.).
В чашечных экспедиционных барометрахперед наблюдением предварительно с
помощью специального винта, расположенного
в нижней части прибора, устанавливают
уровень ртути в чашке на нулевую отметку.
Сифонные и сифонно-чашечные барометры
(рисунок 35). В этих барометрах
величина атмосферного давления измеряется
по разнице высот ртутного столба в
длинном (запаянном) и коротком (открытом)
коленах трубки. Данный барометр позволяет
производить измерение давления с
точностью до 0,05мм рт. ст. При помощи
винта в нижней части приборов уровень
ртути в коротком (открытом) колене трубки
приводят к нулевой точке, а затем
отсчитывают показания барометра.
Сифонно-чашечный инспекторский барометр.
Данный прибор имеет две шкалы: слева в
мб и справа в мм рт. ст. Для определения
десятых долей мм рт. ст. служит нониус.
Найденные значения атмосферного
давления, как и при работе с другими
жидкостными барометрами, необходимо с
помощью вычислений или специальных
таблиц привести к 0С.
На метеорологических станциях в показания
барометров вводят не только температурную
поправку, но и так называемую постоянную
поправку: инструментальную и поправку
на силу тяжести.
Устанавливать барометры следует в
отдалении или изолированно от источников
теплового излучения (солнечное излучение,
нагревательные приборы), а также в
отдалении от дверей и окон.
Металлический барометр-анероид
(рисунок 36). Данный прибор особенно
удобен при проведении исследований в
экспедиционных условиях. Однако этот
барометр перед использованием должен
быть выверен по более точному ртутному
барометру.
Рис. 36. Барометр-анероид | Рис. 37. Барограф |
Принцип устройства и действия
барометра-анероида очень прост.
Металлическая подушечка (коробка) с
гофрированными (для большей эластичности)
стенками, из которой удален воздух до
остаточного давления 50-60 мм рт. ст., под
воздействием давления воздуха изменяет
свой объем и в результате деформируется.
Деформация передается по системе
рычажков стрелке, которая и указывает
на циферблате атмосферное давление. На
циферблате барометра анероида вмонтирован
изогнутой формы термометр в связи с
необходимостью, как указывалось выше,
приведения результатов измерения к
0С. Градуировка
циферблата может быть в мб или в мм рт.
ст. В некоторых модификациях
барометра-анероида имеются две шкалы
– как в мб, так и в мм рт. ст.
Анероид-высотомер (альтиметр). В
измерении высоты по уровню атмосферного
давления заложена закономерность,
согласно которой между давлением воздуха
и высотой имеется зависимость, весьма
близкая к линейной. То есть при подъеме
на высоту пропорционально снижается
атмосферное давление.
Данный прибор предназначен для измерения
атмосферного давления именно на высоте
и имеет две шкалы. На одной из них нанесены
величины давления в мм рт. ст. или мб, на
другой – высота в метрах. На летательных
аппаратах применяют альтиметры с
циферблатом, на котором по шкале
определяется высота полета.
Барограф (барометр-самописец).Данный прибор предназначен для непрерывной
регистрации атмосферного давления. В
гигиенической практике применяются
металлические (анероидные) барографы
(рисунок 37). Под влиянием изменений
атмосферного давления пакет соединенных
вместе анероидных коробок в результате
деформации оказывает влияние на систему
рычажков, а через них на специальное
перо с незасыхающими специальными
чернилами. При увеличении атмосферного
давления анероидные коробки сжимаются
и рычажок с пером поднимается кверху.
При уменьшении давления анероидные
коробки с помощью помещенных внутри их
пружин расширяются и перо чертит линию
книзу. Запись давления в виде непрерывной
линии вычерчивается пером на градуированной
в мм рт. ст. или мб бумажной ленте,
помещенной на цилиндрический вращающийся
с помощью механического завода барабан.
Используются барографы с недельным или
суточным заводом с соответствующими
градуированными лентами в зависимости
от цели, задач и характера исследований.
Выпускаются барографы с электрическим
приводом, вращающим барабан. Однако на
практике данная модификация прибора
менее удобна, так как ограничивается
его использование в экспедиционных
условиях. Для устранения температурных
влияний на показания барографа в них
вставляется биметаллические компенсаторы,
автоматически осуществляющие коррекцию
(поправку) движения рычажков в зависимости
от температуры воздуха. Перед началом
работы рычажок с пером с помощью
специального винта устанавливается в
исходное положение, соответствующее
времени, обозначенном на ленте и на
уровень давления, измеренный точным
ртутным барометром.
Чернила для записи барограмм можно
приготовить по следующей прописи:
— 200 мл | |
— 2,4 г | |
— 3 г | |
— 10 мл |
Приведение объема воздуха к нормальным
условиям (760 мм рт. ст., 0С).
Данный аспект измерения
барометрического давления весьма важен
при измерении концентраций загрязняющих
веществ в воздухе. Игнорирование
указанного аспекта может обусловить
значительные ошибки в расчетах
концентраций вредных веществ, которые
могут достигать 30 и более процентов.
Приведение объема воздуха к нормальным
условиям производится по формуле:
(39)
V0 | ||
V1 | ||
273 | ||
В | ||
760 | ||
t | ||
Пример. Для измерения концентрации
пыли в воздухе через бумажный фильтр с
помощью электрического аспиратора
пропущено 200 л воздуха. Температура
воздуха в период его аспирации составляла-
+26С,
барометрическое давление — 752 мм рт. ст.
Необходимо привести объем воздуха к
нормальным условиям, то есть к 0С
и 760 мм рт. ст.
Подставляем в формулу Х значения
соответствующих параметров примера и
рассчитываем искомый объем воздуха при
нормальных условиях:
л.
Таким образом, при расчете концентрации
пыли в воздухе необходимо учитывать
объем воздуха именно 180,69 л, а не 200л.
Для упрощения расчетов объема воздуха
при нормальных условиях можно пользоваться
поправочными коэффициентами на
температуру и давление (таблица 25) или
рассчитанными готовыми величинами
формулы 39
и
(таблица 26).
Таблица
25
Поправочные
коэффициенты на температуру и давление
для приведения объема воздуха к нормальным
условиям
(температура
0оС, барометрическое
давление 760 мм рт. ст.)
tоС | Барометрическое | |||||||
700 | 710 | 720 | 730 | 740 | 750 | 760 | 770 | |
10 | 0,889 | 0,901 | 0,914 | 0,927 | 0,939 | 0,952 | 0,965 | 0,977 |
12 | 0,882 | 0,895 | 0,908 | 0,920 | 0,933 | 0,945 | 0,958 | 0,971 |
14 | 0,876 | 0,889 | 0,901 | 0,914 | 0,926 | 0,939 | 0,951 | 0,964 |
16 | 0,870 | 0,883 | 0,895 | 0,907 | 0,920 | 0,932 | 0,945 | 0,957 |
18 | 0,864 | 0,876 | 0,889 | 0,901 | 0,914 | 0,926 | 0,938 | 0,951 |
20 | 0,858 | 0,870 | 0,883 | 0,895 | 0,907 | 0,920 | 0,932 | 0,944 |
22 | 0,852 | 0,865 | 0,877 | 0,889 | 0,901 | 0,913 | 0,925 | 0,938 |
24 | 0,847 | 0,859 | 0,871 | 0,883 | 0,895 | 0,907 | 0,919 | 0,931 |
Окончание таблицы 25
tоС | Барометрическое | |||||||
700 | 710 | 720 | 730 | 740 | 750 | 760 | 770 | |
26 | 0,841 | 0,853 | 0,865 | 0,877 | 0,889 | 0,901 | 0,913 | 0,925 |
28 | 0,835 | 0,847 | 0,859 | 0,871 | 0,883 | 0,895 | 0,907 | 0,919 |
30 | 0,830 | 0,842 | 0,854 | 0,865 | 0,877 | 0,889 | 0,901 | 0,913 |
32 | 0,824 | 0,836 | 0,848 | 0,860 | 0,872 | 0,883 | 0,895 | 0,907 |
34 | 0,819 | 0,831 | 0,842 | 0,854 | 0,866 | 0,878 | 0,889 | 0,901 |
35 | 0,816 | 0,828 | 0,840 | 0,851 | 0,863 | 0,875 | 0,886 | 0,898 |
Таблица 26
Коэффициенты
для приведения объемов воздуха к
нормальным условиям
(температура
0оС,
барометрическое давление 760 мм рт. ст.)
tоC | | В, мм | | tоC | | В, мм | |
-4 | 1,015 | 741 | 0,975 | 16 | 0,945 | 761 | 1,001 |
-3 | 1,011 | 742 | 0,976 | 17 | 0,941 | 762 | 1,003 |
-2 | 1,007 | 743 | 0,978 | 18 | 0,938 | 763 | 1,004 |
-1 | 1,004 | 744 | 0,979 | 19 | 0,935 | 764 | 1,005 |
0 | 1,000 | 745 | 0,980 | 20 | 0,932 | 765 | 1,007 |
1 | 0,996 | 746 | 0,982 | 21 | 0,929 | 766 | 1,008 |
2 | 0,993 | 747 | 0,983 | 22 | 0,925 | 767 | 1,009 |
3 | 0989, | 748 | 0,984 | 23 | 0,922 | 768 | 1,010 |
4 | 0,983 | 749 | 0,986 | 24 | 0,919 | 769 | 1,012 |
5 | 0,982 | 750 | 0,987 | 25 | 0,916 | 770 | 1,013 |
6 | 0,979 | 751 | 0,988 | 26 | 0,913 | 771 | 1,014 |
7 | 0,975 | 752 | 0,989 | 27 | 0,910 | 772 | 1,016 |
8 | 0,972 | 753 | 0,991 | 28 | 0,907 | 773 | 1,017 |
9 | 0,968 | 754 | 0,992 | 29 | 0,904 | 774 | 1,018 |
10 | 0,965 | 755 | 0,993 | 30 | 0,901 | 775 | 1,020 |
11 | 0,961 | 756 | 0,995 | 31 | 0,898 | 776 | 1,021 |
12 | 0,958 | 757 | 0,996 | 32 | 0,895 | 777 | 1,022 |
13 | 0,955 | 758 | 0,997 | 33 | 0,892 | 778 | 1,024 |
14 | 0,951 | 759 | 0,999 | 34 | 0,889 | 779 | 1,025 |
15 | 0,948 | 760 | 1,000 | 35 | 0,886 | 780 | 1,026 |
атм — единица стандартного атмосферного давления
Стандартная атмосфера в основном используется в качестве эталонного значения для среднего атмосферного давления на уровне моря. Он часто используется для обозначения рейтинга глубины водонепроницаемых часов, но в остальном редко используется в качестве единицы измерения давления. 1 стандартная атмосфера определяется как равная 101 325 паскалей.
Поскольку атмосферное давление меняется в зависимости от погодных условий и высоты над уровнем моря, удобно использовать единое значение для стандартизации, чтобы можно было сравнивать характеристики, измерения и технические характеристики.В частности, 1 стандартная атмосфера используется в авиационной промышленности в качестве эталона для давления на уровне моря.
В таблице ниже вы найдете эквивалентные значения для 1 атм в других единицах измерения давления.
Чтобы рассчитать количество атмосфер для значения давления в других единицах измерения, нажмите на соответствующую ссылку ниже.
Для преобразования многих показаний в атмосферу или из атмосферного используйте наш калькулятор единиц давления.
Приборы для измерения атмосферного давления
Запросите информацию о продуктах для измерения атмосферного давления для вашего приложения.
Коэффициенты преобразования
Обратите внимание, что приведенные выше коэффициенты пересчета верны до 6 значащих цифр.
Приборы для измерения атмосферного давления
Запросите информацию о продуктах для измерения атмосферного давления для вашего приложения.
Справка
Атмосферное давление в единицах рт. Ст.
Чему равно атмосферное давление в дюймах ртутного столба?
Стандартное постоянное значение, используемое для атмосферного давления на уровне моря, составляет 1 атм (стандартная атмосфера), что равно 101325 паскалей в единицах СИ, что эквивалентно 29.9213 дюймов ртутного столба.
1 атм в мм рт. Ст.
1 атмосфера равна скольку мм рт. Ст.?
1 атмосфера (атм) = 760,000 мм рт. Ст. (Миллиметры ртутного столба)
Среднее атмосферное давление на уровне моря
Какое среднее давление на Земле на уровне моря в барах?
Международно признанное «стандартное» значение на уровне моря составляет 1,01325 бар. Поскольку фактическое давление на уровне моря изменяется непредсказуемым образом из-за постоянных изменений погодных условий, общее истинное среднее значение нецелесообразно определять или использовать повсеместно, поскольку его необходимо будет постоянно повторять, чтобы не отставать от климатических изменений.Таким образом, 1,01325 бар не является реальным средним значением как таковым, но используется скорее как разумное значение, которое было выбрано в качестве репрезентативного среднего давления для атмосферы Земли на уровне моря.
Стандартное атмосферное значение имеет много применений в атмосферных расчетах, и одним из примеров этого являются процедуры FAA по настройке высотомеров самолетов на высоте 18000 футов и выше, чтобы гарантировать, что все самолеты используют одно и то же эталонное давление при измерении высоты над уровнем моря.
Приборы для измерения атмосферного давления
Запросите информацию о продуктах для измерения атмосферного давления для вашего приложения.
Единицы измерения, связанные термины
Больше страниц, посвященных техническим терминам единиц измерения.
.
Атмосферное давление
Сюда перенаправляется «Давление воздуха». Для давления воздуха в других системах см. Давление.
Атмосферное давление — это сила на единицу площади, действующая на поверхность весом воздуха над этой поверхностью в атмосфере Земли. В большинстве случаев атмосферное давление приблизительно соответствует гидростатическому давлению, вызванному весом воздуха над точкой измерения. Области с низким давлением имеют меньшую атмосферную массу над своим местоположением, тогда как области с высоким давлением имеют больше атмосферной массы над своим местоположением.Аналогичным образом, с увеличением высоты над уровнем моря уменьшается масса вышележащей атмосферы, поэтому давление уменьшается с увеличением высоты. Столб воздуха в поперечном сечении в один квадратный сантиметр, измеренный от уровня моря до верхних слоев атмосферы, имеет массу около килограмма и вес 9,8 Н (2,2 фунта) (а столбик в поперечном сечении один квадратный дюйм). секция будет весить около 14,7 фунтов (63 Н)).
Стандартное атмосферное давление
Стандартная атмосфера (символ: атм) — это единица измерения давления, равная 101.325 кПа. [1] Следующие единицы эквивалентны, но соответствуют только количеству отображаемых десятичных знаков: 760 мм рт. Ст. (Торр), 29,92 дюйма рт. Ст., 14,696 фунт / кв. Дюйм, 1013,25 мбар / гектопаскаль. Одна стандартная атмосфера — это стандартное давление, используемое для пневмоэнергетики (ISO R554), а также в аэрокосмической (ISO 2533) и нефтяной (ISO 5024) отраслях.
В 1999 году Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) заявил, что для целей определения свойств веществ « стандартное давление » следует определять как точно 100 кПа (≈750.01 торр) или 29,53 дюйма рт. Ст. Вместо значения 101,325 кПа для «одной стандартной атмосферы». [2] Это значение используется как стандартное давление для компрессоров и пневматических инструментов (ISO 2787). [3] (См. Также Стандартные температура и давление.) В Соединенных Штатах поток сжатого воздуха часто измеряется в «стандартных кубических футах» в единицу времени, где «стандарт» означает эквивалентное количество влаги при стандартной температуре. и давление. На каждые 1000 футов вашего подъема атмосферное давление снижается на 4%.Однако эта стандартная атмосфера определяется несколько иначе: температура = 20 ° C (68 ° F), плотность воздуха = 1,225 кг / м³ (0,0765 фунта / куб. Фут), высота = уровень моря, а относительная влажность = 20%. В индустрии кондиционирования воздуха стандартом часто является температура = 0 ° C (32 ° F). Для природного газа Ассоциация переработчиков газа (GPA) указывает стандартную температуру 60 ° F (15,6 ° C), но допускает различные «базовые» давления, включая 14,65 фунтов на квадратный дюйм (101,0 кПа), 14,656 фунтов на квадратный дюйм (101,05 кПа), 14,73 фунтов на квадратный дюйм (101.6 кПа) и 15,025 фунтов на кв. Дюйм (103,59 кПа). [4] . Чем выше давление воздуха, тем он холоднее. Чем ниже давление воздуха, тем он теплее.
Среднее давление на уровне моря
Среднее за 15 лет давление на уровне моря для июня, июля и августа (вверху) и декабря, января и февраля (внизу).
Барометрический самолетный высотомер типа Коллсмана, используемый в Северной Америке, показывает высоту 80 футов (24 м).
Среднее давление на уровне моря (MSLP) — это давление на уровне моря или (при измерении на заданной высоте на суше) давление станции, приведенное к уровню моря, принимая изотермический слой при температуре станции.
Это давление, которое обычно указывается в сводках погоды по радио, телевидению и в газетах или в Интернете. Когда барометры в доме настроены на соответствие местным сводкам погоды, они измеряют давление, приведенное к уровню моря, а не фактическое местное атмосферное давление. См. Альтиметр (барометр по сравнению с абсолютным).
Понижение до уровня моря означает, что нормальный диапазон колебаний давления одинаков для всех. Давления, которые считаются высоким давлением или низким давлением , не зависят от географического положения.Это делает изобары на карте погоды значимым и полезным инструментом.
Установка высотомера в авиации, установленная QNH или QFE, представляет собой еще одно атмосферное давление, пониженное до уровня моря, но метод этого понижения немного отличается.
- QNH
- Настройка барометрического высотомера, при которой высотомер считывает высоту аэродрома при нахождении на аэродроме. В температурных условиях ISA высотомер покажет высоту над средним уровнем моря в районе аэродрома
- QFE
- Барометрическая установки высотомера, что приведет к высотомер, чтобы прочитать ноль, когда в опорной точке конкретного аэродрома (в общем случае, порог взлетно-посадочной полосы).В температурных условиях ISA высотомер будет показывать высоту над точкой отсчета в районе аэродрома.
.
QFE и QNH — это произвольные коды Q, а не аббревиатуры, но для их различения пилотами часто используются мнемоники «Морская высота» (для QNH) и «Высота поля» (для QFE).
Среднее давление на уровне моря составляет 101,325 кПа (1013,25 мбар или гПа) или 29,92 дюйма ртутного столба (дюймы ртутного столба) или 760 миллиметров (мм рт.ст.) .В сводках погоды для авиации (METAR) QNH передается по всему миру в миллибарах или гектопаскалях (1 миллибар = 1 гектопаскаль), за исключением США, Канады и Колумбии, где он передается в дюймах (с точностью до двух знаков после запятой) ртутного столба. . (Соединенные Штаты и Канада также сообщают в гектопаскалях или миллибарах давление на уровне моря SLP, которое понижено до уровня моря другим методом, в разделе примечаний, а не в международной части кода. [5] Однако в публичных метеорологических сводках Канады давление на уровне моря вместо этого указывается в килопаскалях [1], тогда как стандартная единица давления Министерства Министерства окружающей среды Канады такая же [2] [3].) В коде погоды три цифры — это все, что нужно; десятичные точки и одна или две старшие цифры опускаются: 1013,2 мбар или 101,32 кПа передается как 132; 1000,0 мбар или 100,00 кПа передается как 000; 998,7 мбар или 99,87 кПа передается как 987; и т. д. Самое высокое давление на уровне моря на Земле наблюдается в Сибири, где Сибирский антициклон часто достигает давления на уровне моря выше 1050,0 мбар. Наименьшее измеряемое давление на уровне моря находится в центрах тропических циклонов и торнадо.
Изменение атмосферного давления на высоте
Местный шторм над Снайфелльсйёкюдлем, показывающий облака, образовавшиеся на горе Орографическим подъемником.
Изменение атмосферного давления с высотой, рассчитанное для 15 o C и относительной влажности 0%.
Давление плавно изменяется от поверхности Земли до верха мезосферы. Хотя давление меняется в зависимости от погоды, НАСА усреднило условия для всех частей Земли круглый год.С увеличением высоты атмосферное давление снижается. Можно рассчитать атмосферное давление на заданной высоте. [6] Температура и влажность также влияют на атмосферное давление, и необходимо знать их, чтобы вычислить точное значение. График справа был разработан для температуры 15 9000 9 900 10 C и относительной влажности 0%.
Эта пластиковая бутылка была запечатана на высоте примерно 14 000 футов и была раздавлена увеличением атмосферного давления (на 9 000 футов и 1 000 футов), когда она опустилась до уровня моря.
Уравнение, связывающее атмосферное давление p с высотой h и другими параметрами:
, где постоянные параметры описаны ниже:
| Параметр | Описание | Значение |
|---|---|---|
| п. 0 | на уровне моря стандартное атмосферное давление | 101325 Па |
| л | градиент температуры | 0.0065 К / м |
| Т 0 | стандартная температура на уровне моря | 288,15 К |
| г | Ускорение свободного падения на поверхности земли | 9.80665 м / с 2 |
| М | молярная масса сухого воздуха | 0,0289644 кг / моль |
| R | универсальная газовая постоянная | 8,31447 Дж / (моль • К) |
Локальное изменение атмосферного давления
Атмосферное давление на Земле сильно различается, и эти изменения важны для изучения погоды и климата.См. «Система давления», чтобы узнать о влиянии колебаний давления воздуха на погоду.
Атмосферное давление показывает суточный или полусуточный (дважды в сутки) цикл, вызванный глобальными атмосферными приливами. Этот эффект наиболее силен в тропических зонах с амплитудой в несколько миллибар и почти нулевой в полярных областях. Эти вариации имеют два наложенных друг на друга цикла: циркадный (24-часовой) цикл и полусиркадный (12-часовой) цикл.
Рекорды атмосферного давления
Самое высокое барометрическое давление, когда-либо зарегистрированное на Земле, было 1085.7 гектопаскалей (32,06 дюйма рт. Тихий океан. Измерения основывались на инструментальных наблюдениях с самолета-разведчика. [8]
Атмосферное давление в зависимости от высоты воды
Атмосферное давление часто измеряется ртутным барометром, а высота около 760 миллиметров (30 дюймов) ртутного столба часто используется для иллюстрации (и измерения) атмосферного давления.Однако, поскольку ртуть не является веществом, с которым люди обычно контактируют, вода часто обеспечивает более интуитивный способ визуализировать давление одной атмосферы.
Одна атмосфера (100 кПа или 14,7 фунт / кв. Дюйм) — это величина давления, при которой вода может подниматься примерно на 10,3 м (34 фута). Таким образом, ныряльщик на глубине 10,3 м под водой испытывает давление около 2 атмосфер (1 атм воздуха плюс 1 атм воды). Это также максимальная высота, на которую может быть поднят столб воды путем всасывания.
Низкое давление, например, в трубопроводах природного газа, иногда указывается в дюймах водяного столба, обычно записывается как Вт.c. (водяной столб) или W.G. (дюймы водяного столба). Типичный бытовой прибор, работающий на газе, рассчитан максимум на 14 Вт.с., что составляет примерно 35 гПа.
Обычно непрофессиональные барометры представляют собой барометры-анероиды или тензодатчики. См. измерение давления для описания барометров.
Температура кипения воды
Кипящая вода
Вода кипит примерно при 100 ° C (212 ° F) при стандартном атмосферном давлении.Точка кипения — это температура, при которой давление пара равно атмосферному давлению вокруг воды. [9] Из-за этого температура кипения воды понижается при более низком давлении и повышается при более высоком давлении. Вот почему выпечка на высоте более 3500 футов (1100 м) над уровнем моря требует корректировки рецептов. [10] Грубое приближение высоты может быть получено путем измерения температуры, при которой вода закипает; в середине 19 века этим методом воспользовались исследователи. Berberan-Santos, M. N .; Бодунов, Э. Н .; Поляни, Л. (1997). «О барометрической формуле». Американский журнал физики 65 (5): 404–412. Bibcode 1997AmJPh..65..404B. DOI: 10.1119 / 1.18555
Внешние ссылки
Эксперименты
.
ГЛАВА 2. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
Ответ. Тропосфера содержит всю массу атмосферы, за исключением части P (тропопауза) / P (поверхность), которая находится выше тропопаузы. От
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).От
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
В главах 4 и 7 мы рассмотрим факторы, контролирующие вертикальный профиль температуры атмосферы. 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. От
(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. Однако,
гравитационное разделение воздушной смеси происходит за счет
молекулярная диффузия, которая значительно медленнее турбулентного вертикального перемешивания 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 высокого молекулярного веса и, следовательно, низкого масштаба. 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 — это давление в любой точке атмосферы Земли. В большинстве случаев атмосферное давление приблизительно соответствует гидростатическому давлению, вызванному весом воздуха над точкой измерения. Области низкого давления имеют меньшую массу атмосферы над своим местоположением, тогда как области высокого давления имеют большую массу атмосферы над их местоположением. Точно так же, по мере увеличения высоты над уровнем моря уменьшается масса вышележащей атмосферы, поэтому давление уменьшается с увеличением высоты.Столб воздуха в поперечном сечении размером 1 квадратный дюйм, измеренный от уровня моря до верхних слоев атмосферы, будет весить приблизительно 14,7 фунта силы. Столб воздуха размером 1 м² (11 кв. Футов) будет весить около 100 килоньютон (эквивалент массы 10,2 тонны на поверхности). Рекомендуемые дополнительные знанияСтандартное атмосферное давлениеСтандартная атмосфера (символ: атм) — это единица измерения давления, которая определяется как равная 101.325 кПа. Следующие нестандартные единицы эквивалентны: 760 мм рт. Ст. (Торр) или 29,92 дюйма рт. Ст. Одна стандартная атмосфера — это стандартное давление, используемое для пневмоэнергетики (ISO R554), а также в аэрокосмической (ISO 2533) и нефтяной (ISO 5024) отраслях. В 1999 году Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) рекомендовал, чтобы для целей определения физических свойств веществ, « стандартное давление » было определено точно как 100 кПа (≈750.01 торр) или 29,53 дюйма рт. Ст. Вместо значения 101,325 кПа для «одной стандартной атмосферы». [1] Это значение используется в качестве стандартного давления для компрессоров и пневматических инструментов (ISO 2787). [2] (см. Также Стандартные температура и давление) Среднее давление на уровне моряСреднее давление на уровне моря (MSLP или QFF ) — это давление на уровне моря или (при измерении на заданной высоте на суше) давление станции, приведенное к уровню моря, предполагая наличие изотермического слоя при температуре станции. Это давление, обычно указываемое в сводках погоды по радио, телевидению, газетам или в Интернете. Когда барометры в доме настроены на соответствие местным сводкам погоды, они измеряют давление, приведенное к уровню моря, а не фактическое местное атмосферное давление. См. Альтиметр (барометр по сравнению с абсолютным). Понижение до уровня моря означает, что нормальный диапазон колебаний давления одинаков для всех. Давления, которые считаются высоким давлением или низким давлением , не зависят от географического положения.Это делает изобары на карте погоды значимым и полезным инструментом. Установка высотомера в авиации, установка QNH или QFE, представляет собой еще одно атмосферное давление, пониженное до уровня моря, но метод этого понижения немного отличается. См. Высотомер.
QFE и QNH являются произвольными Q-кодами, а не сокращениями, но для их различения пилотами часто используются мнемоники «Морская высота» (для QNH) и «Высота поля» (для QFE). Среднее давление на уровне моря составляет 101,325 кПа (1013,25 мбар) или 29,921 дюйма ртутного столба (дюймы ртутного столба) или 760 миллиметров (мм рт. В сводках погоды в авиации (METAR) QNH передается по всему миру в миллибарах или гектопаскалях (1 миллибар = 1 гектопаскаль), за исключением США и Канады, где он указывается в дюймах (или сотых долях дюйма) ртутного столба.(Соединенные Штаты и Канада также сообщают давление на уровне моря SLP, которое понижается до уровня моря другим методом, в разделе примечаний, а не в международной части кода, в гектопаскалях или миллибарах [3] . Однако в государственных сводках погоды в Канаде давление на уровне моря вместо этого указывается в килопаскалях [1], тогда как стандартная единица давления Министерства окружающей среды Канады такая же [2] [3].) В погодном коде все, что нужно, — это три цифры. ; десятичные точки и одна или две старшие цифры опускаются: 1013.2 мбар или 101,32 кПа передается как 132; 1000,0 мбар или 100,00 кПа передается как 000; 998,7 мбар или 99,87 кПа передается как 987; и т. д. Самое высокое давление на уровне моря на Земле наблюдается в Сибири, где Сибирский антициклон часто достигает давления на уровне моря выше 1032,0 мбар. Наименьшее измеримое давление на уровне моря находится в центрах ураганов (тайфуны, багуи). Изменение атмосферного давления на высотеДавление плавно меняется от поверхности земли до верха мезосферы.Хотя давление меняется в зависимости от погоды, НАСА усреднило условия для всех частей Земли круглый год. Ниже приводится список значений атмосферного давления (в долях одной атмосферы) с соответствующими средними высотами. Таблица дает приблизительное представление о давлении воздуха на разных высотах.
Расчет вариации с высотой
Есть два разных уравнения для вычисления давления при различных режимах высоты ниже 86 км (или 278 400 футов).Уравнение 1 используется, когда значение стандартного градиента температуры не равно нулю, а уравнение 2 используется, когда стандартное значение градиента температуры равно нулю. Уравнение 1: Уравнение 2: где
Или преобразовано в английские единицы: [4] где
Значение индекса b находится в диапазоне от 0 до 6 в соответствии с каждым из семи последовательных слоев атмосферы, показанных в таблице ниже. В этих уравнениях g 0 , M и R * каждая являются однозначными константами, а P, L, T, и h являются многозначными константами в соответствии с с таблицей ниже.Следует отметить, что значения, используемые для M, g 0 и R * , соответствуют Стандартной атмосфере США, 1976 г., и что значение для R * дюйм частное не согласуется со стандартными значениями этой константы. [5] Опорное значение для Р б для б = 0 является определенное значение уровня моря, Р 0 = паскаль или сто одна тысяча триста двадцать пять 29,92126 дюймы ртутного столба.Значения P b из b = от 1 до b = 6 получены из применения соответствующего члена парных уравнений 1 и 2 для случая, когда h = h b + 1 .: [5]
Пример расчета:Найдите давление на 30 000 метров. Во-первых, обратите внимание, что 30 000 метров выше 20 000, но ниже 32 000, поэтому они попадают в диапазон нижнего индекса b = 2 в таблице выше. Также обратите внимание, что градиент температуры для этой области не равен нулю; поэтому уравнение 1 подходит. Или
Локальное изменение атмосферного давленияАтмосферное давление на Земле сильно различается, и эти изменения важны для изучения погоды и климата.См. «Система давления», чтобы узнать о влиянии колебаний давления воздуха на погоду. Самое высокое зарегистрированное атмосферное давление, 108,6 кПа (1086 мбар или 32,06 дюйма ртутного столба), произошло в Тосонценгеле, провинция Хубсугул, Монголия, 19 декабря 2001 г. 2 [ не цитируется ] Самое низкое зарегистрированное атмосферное давление, не связанное с торнадом, 87,0 кПа (870 мбар или 25,69 дюйма ртутного столба) произошло в западной части Тихого океана во время окончания тайфуна 12 октября 1979 года. 2 [ не цитируется ] Рекорд для Атлантического океана составил 88,2 кПа (882 мбар или 26,04 дюйма ртутного столба) во время урагана Вильма 19 октября 2005 года. Атмосферное давление показывает суточный (дважды в день) цикл, вызванный глобальными атмосферными приливами. Этот эффект наиболее силен в тропических зонах с амплитудой в несколько миллибар и почти нулевой в полярных областях. График в верхней части этой страницы показывает эти ритмические вариации в Северной Европе. Эти вариации имеют два наложенных друг на друга цикла: циркадный (24-часовой) цикл и полусиркадный (12-часовой) цикл. Атмосферное давление в зависимости от высоты водыАтмосферное давление часто измеряется ртутным барометром, а высота около 760 мм (30 дюймов) ртутного столба часто используется для обучения, визуализации и иллюстрации (и измерения) атмосферного давления. Однако, поскольку ртуть не является веществом, с которым люди обычно контактируют, вода часто обеспечивает более интуитивный способ концептуализации величины давления в одной атмосфере. Одна атмосфера (101.325 кПа или 14,7 фунт-силы / кв. Дюйм) — это величина давления, при которой вода может поднять примерно 10,3 м (33,9 фута). Так, водолаз на глубине 10,3 метра под водой в пресноводном озере испытывает давление около 2 атмосфер (1 атм для воздуха и 1 атм для воды). Это также максимальная высота, на которую может быть поднят столб воды путем всасывания. Непрофессиональные барометры, как правило, представляют собой барометр-анероид (рис. 3) или тензодатчик. Описание барометров см. В разделе Измерение давления. Отношение атмосферного давления к температуре кипения водыХотя обычно считается, что вода кипит при температуре 100 ° C (212 ° F), вода фактически испаряется, когда давление пара равно атмосферному давлению вокруг воды. [6] Из-за этого точка кипения воды понижается при более низком давлении и повышается при более высоком давлении. Вот почему для выпечки на высоте более 3500 футов над уровнем моря требуются специальные инструкции по выпечке. [7] См. Также
Эксперименты | |||||||
![{P}=P_b \cdot \left[\frac{T_b}{T_b + L_b\cdot(h-h_b)}\right]^\frac{g_0 \cdot M}{R^* \cdot L_b}](/800/600//images/math/e/5/c/e5c63528923d557f1c1215c3257ff111.png)
![{P}=P_b \cdot \exp \left[\frac{-g_0 \cdot M \cdot (h-h_b)}{R^* \cdot T_b}\right]](/800/600//images/math/4/4/6/4462d97ee83b9422618bb06c1bd9c46c.png)
![{P}=P_2 \cdot \left[\frac{T_2}{T_2 + L_2\cdot(h-h_2)}\right]^\frac{g_0 \cdot M}{R^* \cdot L_2}](/800/600//images/math/9/e/1/9e147b304976c9f310f96fed520b6348.png)
![{P}=5474.89 \cdot \left[\frac{216.65}{216.65 + 0.001\cdot(30,000-20,000)}\right]^\frac{9.80665 \cdot 28.9644}{8314.32 \cdot 0.001}](/800/600//images/math/9/0/5/905aa4dcf24dca9dce20eb519f1484a0.png)
![{P}=5474.89 \cdot \left[\frac{216.65}{226.65}\right]^{34.163195}](/800/600//images/math/4/c/1/4c18860885f24522073c05f97d8b0beb.png)
Паскали на 30 000 метров.
