Атмосферное давление чем измерить: Как измеряют атмосферное давление?

Содержание

Как измеряют атмосферное давление?

Приборы для измерения атмосферного давления называются барометрами. Давление определяется весом столба атмосферного воздуха, давящего на данный участок поверхности Земли. Поскольку на больших высотах над уровнем моря, например, на вершине горы, слой вышележащего воздуха тоньше, атмосферное давление уменьшается с высотой. Атмосферное давление также изменяется при перемещении воздушных масс, образующих холодные и теплые атмосферные фронты. Поэтому можно предсказывать погоду по показаниям барометра.

В настоящее время применяются два основных типа барометров: ртутные и анероиды. В ртутном барометре, изобретенном в 1643 году итальянским ученым Эванжелиста Торричелли (Evangelista Torricelli), основным элементом является стеклянная трубка, заполненная ртутью, столбик которой поднимается и опускается по мере того, как атмосферное давление увеличивается или уменьшается. Барометр-анероид, похожий на тот, что показан на рисунке справа, был изобретен в 1843 году французским ученым Люсьеном Види (Lucien Vidie). Основной частью анероида является небольшая гофрированная металлическая мембранная коробка, из которой практически полностью выкачан воздух (схема внизу). При изменении атмосферного давления мембранная коробка расширяется или сжимается. Чувствительный механизм преобразует перемещение мембран в круговое движение стрелки, показывающей величину давления на шкале прибора.

Внутреннее устройство барометра-анероида

Серия рычагов внутри барометра усиливает небольшие перемещения при расширении и сжатии мембранной коробки. Большинство барометров-анероидов имеет менее 20 см в поперечнике.

Анероидный барограф

(Рисунок вверху статьи)

Тонкое пишущее перо барографа осуществляет непрерывную запись атмосферного давления на вращающемся барабане.

Барометр Торричелли

Изменение атмосферного давления заставляет ртуть в трубках подниматься или опускаться. Высота столбиков ртути зависит только от атмосферного давления, диаметр и форма трубок значения не имеют. На уровне моря столбик ртути поднимается на 760 миллиметров.

Магдебургские полушария

Два простых металлических полушария демонстрируют существование атмосферного давления. После того как из полушарий выкачан весь воздух и в них образовался вакуум, атмосферное давление делает невозможным их разъединение.

Нормальное атмосферное давление для человека

Многие люди подвластны изменения в окружающей среде. На третью часть населения влияет притяжение воздушных масс к земле. Атмосферное давление: норма для человека, и как отклонения от показателей сказывается на общем самочувствие людей.

Изменения в погоде могут влиять на состояние человека

Какое атмосферное давление считается нормальным для человека

Атмосферным давлением считают вес воздуха, который давит на тело человека. В среднем это 1,033 кг на 1 кубический см. То есть 10-15 тонн газа ежеминутно контролируют нашу массу.

Норма атмосферного давления – 760 мм ртутного столба или 1013,25 мбар. Условия, в которых организм человека чувствует себя комфортно или адаптировано. По сути, идеальный метеопоказатель для любого жителя Земли. В действительности все не так.

Атмосферное давление не стабильно. Его изменения ежедневны и зависят от погоды, рельефа, уровнем над морем, климата и даже времени суток. Колебания не заметны для человека. Например, ночью ртутный столбик поднимается выше на 1-2 деления. Незначительные перемены не влияют на самочувствие здорового человека. Перепады в 5-10 и более единиц болезненны, а резкие значительные скачки смертельны. Для сравнения: потеря сознания от горной болезни встречается уже при падении давления на 30 единиц. То есть на уровне 1000 м над морем.

Континент и даже отдельную страну можно поделить на условные области с разной нормой среднего давления. Потому оптимальное атмосферное давление для каждого человека определяется регионом постоянного проживания.

Пример распределения атмосферного давления над Россией в январе

Гибкий человеческий организм имеет потенциал подстраиваться под незнакомые природные условия. Пресловутая курортная акклиматизация тому пример. Случается, когда перестройка невозможна. Так жители гор страдают плохим самочувствием в низине, сколько бы времени не находились там.

Врачи подтверждают теорию, что подходящий уровень давления измеряется не цифрами, а индивидуальным самочувствием. И все же оптимальная величина для среднестатистического человека в пределах 750-765 мм.

Нормы атмосферного давления в разных регионах

В каждом регионе России сформировался индивидуальный уровень давления. В Москве идеальные 760 мм практически не бывает. Среднее значение 747-749 единиц. Для москвичей не ощутимо повышение до 755 мм. Значения выше порой сказываются на самочувствии. Москва стоит на возвышенности, потому давление выше среднего априори невозможно. В Московской области деления держатся еще ниже: территория расположена выше столицы.

Таблица «Норма атмосферного давления для городов России»

Город	Среднее давление, мм рт.ст.	Привычные колебания
Москва	747-749	До 755
Самара	752-753	До 760
Тула	746-747	До 755
Челябинск	740-742	До 760
Владивосток	750-761	До 765
Екатеринбург	735-737	До 755

В Донецке атмосферное давление также отличается от области. В городе среднее 744-745 мм, а населенных пунктах ближе к уровню моря – 749-750.

Какое влияние оказывает атмосферное давление на человека

Атмосферное и артериальное давления взаимосвязаны. Понижение мбар ( пасмурная, дождливая погода) отражается на организме:

понижение артериального давления;
сонливостью и апатией;
снижением частоты пульса;
трудностями с дыханием;
быстрой утомляемостью;
головокружениями и болью;
тошнотой;
проблемами с желудочно-кишечным трактом;
мигренью.

Во время дождливой погоды появляется чувство сонливости

В группе риска гипотоники и лица с угнетенными функциями дыхания. Их самочувствие в такие дни отличаются обостренными симптомами и приступами. Учащаются случаи гипотонического криза.

Повышенное давление воздуха (ясная, сухая, безветренная и теплая погода) приносит угнетенное самочувствие гипертоникам. Симптомы противоположны:

повышение артериального давления;
учащенный ритм сердца;
краснота лица;
головная боль;
шум в ушах;
головокружение;
пульсация в висках;
«мушки» перед глазами;
тошнота.

Высокое давление воздуха негативно сказывается на гипертониках

Подобные погодные условия щедры на инсульты и инфаркты.

Важно!Лицам, которые уязвимы перед капризами природы, медики советуют в такие дни оставаться вне зоны активной работы и бороться с последствиями метеозависимости.

Метеозависимость что делать?

Движение ртути более чем на одно деление за 3 часа – повод для стресса у крепкого организма здорового человека. Такие колебания чувствует каждый из нас в виде головной боли, сонливости, усталости. Более трети людей страдает от метеозависимости в разной степени тяжести. В зоне высокой чувствительности население с заболеваниями сердечно-сосудистой, нервной и дыхательной системы, пожилые люди. Как помочь себе, если близится опасный циклон?

15 способов пережить метеоциклон

Здесь собрано не так много новых советов. Считается, что в совокупности они облегчают страдания и учат правильному образу жизни при метеоуязвимости:

Регулярно ходите к врачу. Консультируйтесь, обсуждайте, спрашивайте совета на случай ухудшения самочувствия. Имейте всегда под рукой прописанные препараты.
Купите барометр. Продуктивнее отслеживать погоду по движению ртутного столба, а не боли в колене. Так вы сумеете предвидеть надвигающийся циклон.

Следите за прогнозом погоды. Предупрежден – значит вооружен.
Накануне перемены погоды высыпайтесь и ложитесь раньше обычного.
Налаживайте режим сна. Обеспечьте себе полноценный 8-часовой сон, подъем и засыпание в одно время. Это оказывает мощный восстановляющий эффект.
График питания равносильно важен. Следите за сбалансированным рационом. Калий, магний и кальций – обязательные минералы. Запрет на переедание.
Пейте витамины курсом весной и осенью.
Свежий воздух, прогулки на улице – легкие и регулярные нагрузки укрепляют сердце.
Не перенапрягайтесь. Отложить бытовые дела не так опасно, как обессилить организм перед циклоном.

Копите благоприятные эмоции. Угнетенный эмоциональный фон подпитывает болезнь, потому улыбайтесь чаще.
Одежда из синтетических ниток и меха вредна статическим током.
Храните народные способы снятия симптомов списком на видном месте. Рецепт травяного чая или компресса трудно вспомнить, когда ломит виски.
Работники офисов в высотных зданиях страдают от перемены погоды чаще. Берите отгул по возможности, а лучше меняйте работу.
Длительный циклон – дискомфорт на несколько дней. Есть возможность уехать в спокойный регион? Вперед.
Профилактика минимум за день до циклона готовит и укрепляет организм. Не сдавайтесь!

Не забывайте принимать витамины для укрепления здоровья

Атмосферное давление – это явление, которое абсолютно не зависит от человека. Более того, наше тело подчиняется ему. Какое должно быть оптимальное давление для человека определяет регион жительства. Особо поддаются метеозависимости люди с хроническими заболеваниями.

Загрузка…

QNH, QFE, QNE. Установка давления на высотомере.

Барометрический метод измерения высоты, несмотря на свою примитивность, по сей день является основным в авиации. Барометрические высотомеры на самом деле измеряют не высоту, а атмосферное давление. Зная, как изменяется давление с высотой, легко определить высоту. Изменение высоты на единицу давления называется барической ступенью, которая и закладывается в механизм высотомера. Для корректной работы высотомера на специальной шкале необходимо установить исходное давление, то есть давление, которое будет соответствовать нулю высоты. Существуют три общепринятых варианта установки давления, которые обозначаются как

QNH, QFE и QNE.

Конечно, в зависимости от условий, реальная барическая ступень будет меняться, но поскольку самолеты преодолевают огромные расстояния за сравнительно небольшое время, нет никакого смысла определять высоту исходя из условий в данной точке. В авиации применяется так называемая международная стандартная атмосфера (ISA). МСА — это модель, в которую заложена в числе прочего барическая ступень и давление на уровне моря. В условиях стандартной атмосферы 1 мм ртутного столба соответствует

11 метрам высоты, а 1 hPA (Гегтопаскаль) 9 метрам. Стандартное давление на уровне моря составляет 760 мм ртутного столба или 1013,25 Гектопаскалей. В некоторых странах, например в США, используют дюймы ртутного столба, и стандартное давление составляет 29.92 дюйма ртутного столба.

Чтобы высотомер мог измерить высоту, ему необходимо задать начало отсчета, т.е. установить давление, которое будет соответствовать нулю высоты. Сразу возникает вопрос, что принять за ноль. Можно принять высоту аэродрома, можно уровень моря, но ни то ни другое не подойдет для длительных перелетов на большие расстояния. Поскольку атмосферное давление — величина переменная, крайне важно чтобы на высотомере было установлено актуальное давление, в противном случае реальная высота может значительно отличаться от индицируемой на приборе, что прямо угрожает безопасности полета.

Сегодня в авиации применяются три системы отсчета барометрической высоты: QNH, QFE, QNE. Стоит оговориться, что это не аббревиатуры, а оставшиеся со времен широкого применения азбуки Морзе радиотелефонные коды.

QNH, QFE, QNE. Уровни начала отсчета высоты.

QNH.

QNH – это давление на уровне моря в точке измерения, еще его называют давлением приведенным к уровню моря. Если вы установите давление QNH на высотомере, то получите свое превышение относительно уровня моря. После посадки, высотомер, на котором установлено QNH аэродрома, должен показать превышение аэродрома.

QFE.

QFE – давление, измеренное на уровне аэродрома. Установив давление аэродрома и находясь на этом аэродроме, на высотомере увидим ноль.

QNE.

QNE – стандартное давление, его значение закреплено документально, и оно постоянно. Как уже говорилось ранее, в зависимости от применяемых единиц измерения, стандартное давление может принимать следующий вид:

760 mmHg; 1013,25 hPA или 29,92 inHg. Кстати, поскольку давление величина переменная, выдерживая постоянное давление самолет фактически не находится в горизонтальном полете. Установив стандартное давление на высотомере, получаем высоту от условного уровня, который может находиться как над уровнем моря, так и под ним (в зависимости от атмосферных условий).

Изменение давления по маршруту полета и
изменение абсолютной высоты при выдерживании постоянной высоты
по стандартному давлению.

Последовательность установки давления.

Если говорить о «большой» авиации, которая летает высоко и далеко, последовательность установки давления выглядит следующим образом.

В зависимости от правил применяемых в конкретной стране и авиакомпании, при подготовке к вылету на высотомере устанавливают текущее значение

QNH или QFE аэродрома вылета. Далее в наборе высоты на так называемой высоте перехода, как следует из названия, осуществляется «переход» на стандартное давление (QNE). Высота перехода может быть как своя на каждом аэродроме (как правило, 1000-2000 метров), так и единая на территории государства. Полет по маршруту выше высоты перехода выполняется по давлению QNE, т.е. по стандартному. В снижении, пересекая эшелон перехода, экипаж устанавливает QNH или QFE измеренные на аэродроме посадки. Эшелон перехода, аналогично высоте перехода, может быть как свой для конкретного аэродрома, так и единый для целого государства, например в США на всей территории установлены высота и эшелон перехода 18000 футов.

Крайне важно чтобы на высоте перехода экипаж установил стандартное давление. Вертикальное эшелонирование воздушных судов осуществляется по данным о высоте автоматически передаваемым с борта на землю, именно поэтому необходимо, чтобы на всех воздушных судах высота измерялась от одного и того же уровня. Сегодня во всем мире при полете выше высоты перехода применяется давление QNE, то есть стандартное давление.

Что касается «малой» авиации, которая летает на небольших высотах, выполнение полета по QNH района полета является единственным безопасным методом выдерживания высот. При этом экипаж должен постоянно получать у диспетчера и устанавливать актуальное давление района, над которым проходит полет.

QFE или QNH.

В СССР и России исторически применяется QFE. Однако, с массовой заменой отечественных самолетов на зарубежные обозначилась четкая тенденция перехода на применение QNH.

Немало копий сломано в спорах, что же лучше QFE или QNH, кстати, этот вопрос один из основных в вечном споре двух авиационных школ: западной и советской. Если исключить идеологический подтекст и взглянуть правде в глаза, выполнение полетов по QNH действительно безопаснее.

У QNH есть единственный обоснованный недостаток: при полете в районе аэродрома требуется постоянно держать в голове превышение этого аэродрома. Гораздо логичнее было бы при посадке увидеть на высотомере ноль, что собственно и дает применение QFE.

Стоит напомнить, что высоты препятствий на картах в первую очередь публикуются относительно уровня моря, а значит и высоту лучше измерять относительно уровня моря. Кроме того, при ошибочном переводе давления со стандартного на QNH (или непереходе на QNH), величина вероятной ошибки значительно меньше, чем при переходе со стандартного давления на QFE. Ошибки установки давления QFE на горных аэродромах крайне опасны: если, допустим, превышение аэродрома 1000 метров, и экипаж забыл переставить давление на эшелоне перехода, то при стандартных условиях в процессе захода на посадку экипаж будет фактически занимать высоты на 1000 метров ниже опубликованных. Кстати, при больших превышениях аэродрома шкалы давления на высотомере может просто не хватить для установки низкого давления, при полетах на такие аэродромы применялись специальные методики, что еще больше усложняло работу экипажа.

Сегодня в России по-прежнему широко применяется давление QFE, но допускается и использование QNH. К слову, вся авионика иностранного производства рассчитана на использование QNH, а применение QFE в ряде случаев может привести к некорректной работе бортового оборудования, например системы EGPWS, если источником информации о высоте является баровысотомер.

EngArc — L — Абсолютное, избыточное, вакуумное и атмосферное давление

Абсолютное, манометрическое, вакуумное и атмосферное давление

Quick
абсолютное давление — Фактическое давление в данной позиции называется абсолютным давлением, и оно измеряется относительно абсолютного вакуума (то есть абсолютного нулевого давления).
избыточное давление — избыточное давление — это давление относительно атмосферного давления.Другими словами, насколько давление выше или ниже атмосферного.
вакуумное давление — Давление ниже атмосферного называется вакуумным давлением и измеряется вакуумметрами, которые показывают разницу между атмосферным давлением и абсолютным давлением.
атмосферное давление — Атмосферное давление — это давление, которое испытывает область из-за силы, действующей со стороны атмосферы.

Уравнения

P Датчик = P _абс — P _атм	избыточное давление
P _Vac = P _атм — P _abs	вакуумное давление
P _абс = P _атм + P _датчик	абсолютное давление

Номенклатура

900 _атм

P _abs	абсолютное давление
P _{манометр}	манометрическое давление
P _vac	давление вакуума	атмосферное давление

Детали

Атмосферное давление — это давление, которое испытывает область из-за силы, действующей со стороны атмосферы.Для инженерных расчетов обычно используется давление на уровне моря. Обычно для инженерных расчетов используется величина 1 атм, или 101 кПа. Избыточное давление — это давление относительно атмосферного давления. Другими словами, насколько давление выше или ниже атмосферного. Абсолютное давление — это сумма атмосферного давления и избыточного давления. Если избыточное давление имеет положительное значение, абсолютное давление будет выше атмосферного.Если избыточное давление имеет отрицательное значение, абсолютное давление будет меньше атмосферного. Аббревиатура абсолютного давления может быть сокращена до P _abs или просто P .

Фактическое давление в данной позиции называется абсолютным давлением, и оно измеряется относительно абсолютного вакуума (т. Е. Абсолютного нулевого давления). Однако большинство устройств для измерения давления откалиброваны для считывания нуля в атмосфере, поэтому они показывают разницу между абсолютным давлением и местным атмосферным давлением.Эта разница называется избыточным давлением. Давление ниже атмосферного называется вакуумным давлением и измеряется вакуумметрами, которые показывают разницу между атмосферным давлением и абсолютным давлением.

Как и другие манометры, манометр, используемый для измерения давления воздуха в автомобильной шине, считывает манометрическое давление. Следовательно, обычное значение 32 фунта на квадратный дюйм (2,25 кгс / см ²) указывает на давление на 32 фунта на квадратный дюйм выше атмосферного давления.

Что касается термодинамических соотношений и таблиц, почти всегда используется абсолютное давление.Часто буквы «a» (для абсолютного давления) и «g» (для избыточного давления) добавляются к единицам измерения давления (например, фунтам на квадратный дюйм и фунтам на квадратный дюйм), чтобы прояснить, что имеется в виду.

Атмосферное давление — Infogalactic: ядро планетарных знаний

«Давление воздуха» перенаправляется сюда. Для давления воздуха в других системах см. Давление.

Атмосферное давление — это давление, оказываемое весом воздуха в атмосфере Земли (или другой планеты). В большинстве случаев атмосферное давление приблизительно соответствует гидростатическому давлению, вызванному весом воздуха над точкой измерения.На заданной плоскости области с низким давлением имеют меньшую массу атмосферы над своим местоположением, тогда как области с высоким давлением имеют большую массу атмосферы над своим местоположением. Аналогичным образом, по мере увеличения высоты над уровнем моря уменьшается масса вышележащей атмосферы, так что атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты. В среднем столб воздуха в поперечном сечении в один квадратный сантиметр, измеренный от уровня моря до верхних слоев атмосферы, имеет массу около 1,03 кг и вес около 10,1 Н (2,28 фунта _f).(Столбец с поперечным сечением в один квадратный дюйм будет иметь вес около 14,7 фунтов или около 65,4 Н.) Атмосферное давление иногда называют барометрическим давлением.

Стандартная атмосфера

Стандартная атмосфера (символ: атм) — это единица измерения давления, равная 101,325 Па ^[1] или 1 013,25 гектопаскалей или миллибар. Эквивалент 760 мм рт. Ст. (Торр), 29,92 дюйма рт. Ст., 14,696 фунтов на кв. Дюйм. (Паскаль — это ньютон на квадратный метр или, в единицах системы СИ, килограмм на метр на секунду в квадрате.)

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). Повторный анализ ERA-15. Барометрический авиационный высотомер типа Коллсмана (используемый в Северной Америке), показывающий высоту 80 футов (24 м).

Среднее давление на уровне моря (MSLP) — это атмосферное давление на уровне моря или (при измерении на заданной высоте на суше) давление на станции, отрегулированное до уровня моря, при условии, что температура падает со скоростью 6.5 К / км в условном слое воздуха между станцией и уровнем моря.

Атмосферное давление, которое обычно указывается в сводках погоды по радио, телевидению, в газетах или в Интернете. Когда барометры в доме настроены в соответствии с местными сводками погоды, они измеряют давление, настроенное на уровень моря, а не фактическое местное атмосферное давление.

Настройка высотомера в авиации, установленная на настройку QNH или QFE, является еще одной настройкой атмосферного давления, но методы выполнения этих настроек разные:

QNH — это настройка барометрического высотомера, которая заставляет высотомер считывать высоту аэродрома над средним уровнем моря на аэродроме.В температурных условиях ISA высотомер будет считывать высоту над средним уровнем моря в районе аэродрома.
QFE является барометрической установкой высотомера, что приводит к высотомеру, чтобы прочитать ноль, когда в опорной точке конкретного аэродрома (на практике, опорная точка является либо Аэродром центр или порог взлетно-посадочной полосы). В температурных условиях ISA высотомер будет показывать высоту над порогом аэродрома / взлетно-посадочной полосы в непосредственной близости от аэродрома.

QFE и QNH — это произвольные коды Q, а не сокращения, но для их различения пилотами часто используются мнемонические символы «морская высота» (для QNH) и «высота поля» (для QFE).

Среднее давление на уровне моря составляет 101,325 кПа (1013,25 гПа или мбар), или 29,92 дюйма (дюймов рт. Ст.), Или 760 миллиметров ртутного столба (мм рт. Ст.). В сводках погоды для авиации (METAR) QNH передается по всему миру в гектопаскалях или миллибарах (1 гектопаскаль = 1 миллибар), за исключением США, Канады и Колумбии, где он указывается в дюймах (с точностью до двух знаков после запятой) ртутного столба. . (Соединенные Штаты и Канада также сообщают о давлении на уровне моря SLP, которое приведено к уровню моря другим методом, в разделе примечаний, а не в международной части кода, в гектопаскалях или миллибарах.^[2] Однако в государственных метеорологических сводках Канады давление на уровне моря вместо этого указывается в килопаскалях. ^[3]

В примечаниях к коду погоды в США передаются все 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 1050.0 мбар (105,00 кПа, 30,01 дюйма рт. Ст.) С рекордными значениями, близкими к 1085,0 мбар (108,50 кПа, 32,04 дюйма рт. Ст.). Самое низкое измеряемое давление на уровне моря находится в центрах тропических циклонов и торнадо с рекордно низким значением 870 мбар (87 кПа, 25,69 дюйма ртутного столба) (см. Записи атмосферного давления).

Изменение высоты

Местный шторм над Снайфедльсйёкюдлем, показывающий облака, сформированные на горе орографическим подъемником. Изменение атмосферного давления с высотой, рассчитанное для 15 ° C и относительной влажности 0%.Эта пластиковая бутылка была запечатана на высоте примерно 14 000 футов (4300 м) и была раздавлена повышением атмосферного давления — на 9 000 футов (2700 м) и 1000 футов (300 м) — когда она была опущена до уровня моря.

Давление плавно меняется 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.^[4] Температура и влажность также влияют на атмосферное давление, и необходимо знать их, чтобы вычислить точное значение. График справа был разработан для температуры 15 ° C и относительной влажности 0%.

На малых высотах над уровнем моря давление снижается примерно на 1,2 кПа на каждые 100 метров. Для больших высот в тропосфере следующее уравнение (барометрическая формула) связывает атмосферное давление p с высотой h

, где постоянные параметры описаны ниже:

Параметр	Описание	Значение
п. ₀	на уровне моря стандартное атмосферное давление	101325 Па
L	градиент температуры, = г / с _p для сухого воздуха	0.0065 К / м
c _p	удельная теплоемкость при постоянном давлении	~ 1007 Дж / (кг • К)
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
р	универсальная газовая постоянная	8,31447 Дж / (моль • К)

Местное отклонение

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 день) 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 часа) цикл и полусиркадный (12 часов) цикл.

Записи

Самое высокое барометрическое давление, приведенное к уровню моря, когда-либо зарегистрированное на Земле (выше 750 метров), составило 1085,7 гектопаскалей (32,06 дюйма ртутного столба), измеренное в Тосонценгеле, Монголия, 19 декабря 2001 года. ^[5] Наивысший уровень, приведенный к уровню моря когда-либо зарегистрированное атмосферное давление (ниже 750 метров) было в Агате, Эвенгийский, Россия [66 ° 53 ‘северной широты, 93 ° 28’ восточной долготы, высота над уровнем моря: 261 м (856 м).3 фута)] 31 декабря 1968 г. 1 083,8 гектопаскалей (32,00 дюйма рт. Ст.). ^[6] Различение происходит из-за проблематичных предположений (предполагающих стандартную скорость отклонения), связанных с понижением уровня моря с большой высоты. ^[5]

Мертвое море, самое низкое место на Земле на высоте 1400 футов ниже уровня моря, имеет соответственно высокое типичное атмосферное давление 1065 гПа. ^[7]

Самое низкое атмосферное давление, не связанное с торнадом, когда-либо измерялось, составляло 870 гПа (25.69 дюймов ртутного столба), установленный 12 октября 1979 г. во время окончания тайфуна в западной части Тихого океана. Измерения основывались на инструментальных наблюдениях с самолета-разведчика. ^[8]

Измерение по глубине воды

Одна атмосфера (101 кПа или 14,7 фунт / кв. Дюйм) — это давление, создаваемое весом столба пресной воды приблизительно 10,3 м (33,8 фута). Таким образом, ныряльщик на глубине 10,3 м под водой испытывает давление около 2 атмосфер (1 атм воздуха плюс 1 атм воды).И наоборот, 10,3 м — это максимальная высота, на которую можно поднять воду с помощью всасывания при стандартных атмосферных условиях.

Низкое давление, такое как линии природного газа, иногда указывается в дюймах водяного столба, обычно записывается как водяного столба. (водяной столб) или вод. Ст. (дюйм водомера). Типичный газовый бытовой прибор в США рассчитан максимум на 14 Вт, что составляет примерно 35 гПа. Подобные метрические единицы с большим разнообразием названий и обозначений, основанных на миллиметрах, сантиметрах или метрах, теперь используются реже.

Температура кипения воды

Чистая пресная вода кипит при температуре около 100 ° C (212 ° F) при нормальном атмосферном давлении. Точка кипения — это температура, при которой давление пара равно атмосферному давлению вокруг воды. ^[9] Из-за этого температура кипения воды ниже при более низком давлении и выше при более высоком давлении. Вот почему приготовление пищи на большой высоте 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.^[11]

Измерение и карты

Важным применением знаний о том, что атмосферное давление напрямую зависит от высоты, было определение высоты холмов и гор благодаря наличию надежных устройств измерения давления. В то время как в 1774 году Маскелайн подтверждал теорию тяготения Ньютона в Шихаллионе и на нем в Шотландии (используя отклонение отвеса, чтобы показать эффект «гравитации») и точно измерял высоту, Уильям Рой, используя атмосферное давление, смог подтвердить свои определения роста, согласие с точностью до одного метра (3.28 футов). Тогда это был полезный инструмент для геодезических работ и создания карт, и долгое время он оставался полезным. Это было частью «применения науки», которая дала практическим людям понимание того, что прикладная наука может легко и относительно дешево быть «полезной». ^[12]

См. Также

Список литературы

↑ Международная организация гражданской авиации, Руководство по стандартной атмосфере ИКАО, Doc 7488-CD, третье издание, 1993 г., ISBN 92-9194-004-6.
↑ Образец METAR CYVR Nav Canada
↑ Montreal Current Weather , CBC Montreal, Canada, получено 30 марта 2014 г.
↑ Быстрый вывод, касающийся высоты и атмосферного давления, Портлендского государственного аэрокосмического общества, 2004 г., по состоянию на 05032011
↑ ^5,0 ^5,1 Мир: самое высокое атмосферное давление на уровне моря над 750 м , Wmo.asu.edu, 2001-12-19, получено 15 апреля 2013 г.
↑ Мир: самое высокое атмосферное давление на уровне моря ниже 750 м , Wmo.asu.edu, 1968-12-31, получено 2013-04-15
↑ Крамер, MR; Springer C; Беркман Н; Глейзер М; Бублил М; Бар-Ишай Э; Годфри С. (март 1998 г.). «Реабилитация гипоксических больных с ХОБЛ на малой высоте на Мертвом море, самом низком месте на земле» (PDF). Сундук . 113 (3): 571–575. DOI: 10.1378 / сундук.113.3.571. PMID 9515826. PMID 9515826
↑ Крис Ландси (21.04.2010). «Тема: E1), Какой тропический циклон является самым интенсивным из зарегистрированных?». Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория. Архивировано 6 декабря 2010 года. Проверено 23 ноября 2010 года.
↑ Давление пара , Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu, получено 17 октября 2012 г.
↑ High Altitude Cooking , Crisco.com, 30 сентября 2010 г., получено 17 октября 2012 г.
↑ Berberan-Santos, M. N .; Бодунов, Э. Н .; Поглани, Л. (1997). «О барометрической формуле». Американский журнал физики . 65 (5): 404–412. Bibcode: 1997AmJPh..65..404B. doi: 10.1119 / 1.18555
↑ Hewitt, Rachel, Map of a Nation — Biography of the Ordnance Survey ISBN 1-84708-098-7

Внешние ссылки

Эксперименты

барометр | Национальное географическое общество

Атмосферное давление — индикатор погоды. Изменения в атмосфере, включая изменения атмосферного давления, влияют на погоду. Метеорологи используют барометры для прогнозирования краткосрочных изменений погоды.

Быстрое падение атмосферного давления означает, что прибывает система низкого давления. Низкое давление означает, что не хватает силы или давления, чтобы оттолкнуть облака или шторм. Системы низкого давления ассоциируются с пасмурной, дождливой или ветреной погодой. Быстрое повышение атмосферного давления вытесняет эту пасмурную и дождливую погоду, очищая небо и принося прохладный сухой воздух.

Барометр измеряет атмосферное давление в единицах измерения, называемых атмосферой или барами.Атмосфера (атм) — это единица измерения, равная среднему давлению воздуха на уровне моря при температуре 15 градусов по Цельсию (59 градусов по Фаренгейту).

Количество атмосфер уменьшается с увеличением высоты, потому что плотность воздуха ниже и оказывает меньшее давление. С уменьшением высоты плотность воздуха увеличивается, как и количество атмосфер. Барометры необходимо настраивать на изменение высоты, чтобы получать точные показания атмосферного давления.

Типы барометров

Барометр ртутный

Ртутный барометр — старейший тип барометра, изобретенный итальянским физиком Евангелистой Торричелли в 1643 году.Торричелли провел свои первые барометрические эксперименты, используя трубку с водой. Вода относительно легкая по весу, поэтому пришлось использовать очень высокую трубку с большим количеством воды, чтобы компенсировать более тяжелый вес атмосферного давления.

Водяной барометр Торричелли имел высоту более 10 метров (35 футов) и возвышался над крышей его дома! Это странное устройство вызвало подозрения у соседей Торричелли, которые думали, что он причастен к колдовству. Чтобы сделать свои эксперименты более секретными, Торричелли пришел к выводу, что он может создать барометр гораздо меньшего размера, используя ртуть, серебристую жидкость, которая весит в 14 раз больше воды.

У ртутного барометра есть стеклянная трубка, закрытая сверху и открытая снизу. На дне пробирки находится лужа ртути. Ртуть находится в круглой неглубокой посуде, окружающей трубку. Ртуть в трубке сама приспособится к атмосферному давлению над тарелкой. По мере увеличения давления ртуть поднимается по трубке. Трубка помечена серией измерений, которые позволяют отслеживать количество атмосфер или баров. Наблюдатели могут определить давление воздуха, посмотрев на точку остановки ртути на барометре.

Барометр-анероид

В 1844 году французский ученый Люсьен Види изобрел барометр-анероид. Барометр-анероид имеет герметичную металлическую камеру, которая расширяется и сжимается в зависимости от атмосферного давления вокруг него. Механические инструменты измеряют, насколько камера расширяется или сжимается. Эти измерения совпадают с атмосферой или столбиками.

Барометр-анероид имеет круглый дисплей, который показывает текущее количество атмосфер, как часы.Одна рука движется по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы указать текущее количество атмосфер. Термины «шторм», «дождь», «перемены», «ясный» и «сухой» часто пишут над цифрами на циферблате, чтобы людям было легче интерпретировать погоду. Барометры-анероиды постепенно вытеснили ртутные барометры, потому что они были проще в использовании, дешевле покупать и легче транспортировать, поскольку в них не было жидкости, которая могла пролиться.

Некоторые барометры-анероиды используют механический инструмент для отслеживания изменений атмосферного давления в течение определенного периода времени.Эти барометры-анероиды называются барографами. Барографы — это барометры, подключенные к иглам, которые делают отметки на рулоне соседней миллиметровой бумаги. Барограф записывает количество атмосфер по вертикальной оси и единицы времени по горизонтали. Инструмент отслеживания барографа будет вращаться, как правило, один раз в день, неделю или месяц. Пики на графике показывают, когда давление воздуха было высоким или низким, и как долго эти системы давления прослужили. Например, сильный шторм будет отображаться на барографе как глубокий широкий провал.

Цифровые барометры

Современные цифровые барометры измеряют и отображают сложные атмосферные данные более точно и быстро, чем когда-либо прежде. Многие цифровые барометры отображают как текущие барометрические показания, так и предыдущие 1-, 3-, 6- и 12-часовые показания в формате столбчатой диаграммы, очень похожей на барограф. Они также учитывают другие показатели атмосферы, такие как ветер и влажность, чтобы делать точные прогнозы погоды. Эти данные архивируются и хранятся в барометре, а также могут быть загружены в компьютер для дальнейшего анализа.Цифровые барометры используются метеорологами и другими учеными, которым нужны актуальные показания атмосферы при проведении экспериментов в лаборатории или в полевых условиях.

Цифровой барометр сейчас является важным инструментом во многих современных смартфонах. Этот тип цифрового барометра использует данные атмосферного давления для получения точных показаний высоты. Эти показания помогают GPS-приемнику смартфона более точно определять местоположение, значительно улучшая навигацию.

Разработчики и исследователи также используют возможности краудсорсинга смартфонов, чтобы делать более точные прогнозы погоды.Такие приложения, как PressureNet, автоматически собирают барометрические измерения от каждого из своих пользователей, создавая обширную сеть атмосферных данных. Эта сеть передачи данных упрощает и ускоряет отображение штормов по мере их развития, особенно в районах с небольшим количеством метеостанций.

Абсолютное давление в сравнении с избыточным давлением

Обновлено 14 сентября 2017 г.

Давление — это мера силы, приложенной перпендикулярно к площади поверхности. Давление, оказываемое жидкостью или газом, является результатом движения отдельных молекул и их столкновений со стенками контейнера или с другими молекулами в системе.Общие единицы измерения давления — паскаль (Па) и фунты на квадратный дюйм (фунты на квадратный дюйм). Наиболее распространенными системами измерения давления являются абсолютное давление и манометрическое давление. Эта статья поможет вам узнать разницу между ними.

Определения

Абсолютное и манометрическое давление

Абсолютное давление — это мера давления относительно идеального вакуума. Идеальный вакуум определяется как абсолютный ноль на шкале абсолютного давления. В этом масштабе в любой точке системы отсутствует движение молекул, и на поверхность контейнера не действует давление.Следовательно, давление не может быть ниже абсолютного нуля; нет отрицательного абсолютного давления. Абсолютное давление означает, что измеренное давление будет одинаковым независимо от окружающих атмосферных условий.

Единицы абсолютного давления иногда обозначаются буквой «а»; например, «кПаа» для абсолютного давления в килопаскалах или «psia» для абсолютного давления в фунтах на квадратный дюйм.

Манометр

Манометрическое давление — это мера давления относительно атмосферного давления окружающей среды.Это разница между абсолютным давлением и атмосферным давлением. Следовательно, нулевое значение на шкале манометрического давления означает, что абсолютное давление в системе равно абсолютному давлению окружающей атмосферы. Манометр — это инструмент, используемый для измерения давления. Манометру всегда нужна контрольная точка, поскольку показания производятся с отклонением манометра, вызванным разницей в давлении. Обычно манометр вентилируется, что означает, что он использует давление воздуха в качестве эталона.Вот почему это давление называется манометрическим.

Поскольку манометрическое давление измеряется относительно давления окружающей среды, изменения погоды приводят к различным показаниям манометрического давления. При более низком атмосферном давлении в ваших шинах будет более высокое манометрическое давление, тогда как на самом деле они будут иметь такое же абсолютное давление. Положительное избыточное давление относится к измеренному давлению, превышающему давление окружающей среды. Отрицательное манометрическое давление относится к давлению ниже, чем давление окружающей среды, и иногда его называют «вакуумным давлением».»

В единицах избыточного давления иногда используется буква« g »в качестве суффикса, например« кПа изб. »Или« фунт / кв. Дюйм изб. ». Некоторые манометры опломбированы, поэтому эталонное давление может отличаться от давления окружающего воздуха. Эталонным давлением может быть даже стандартное атмосферное давление (1 атмосфера), которое представляет собой давление на уровне моря при стандартной температуре. Герметичные манометры позволят измерять давление независимо от текущего фактического состояния окружающей среды и могут использоваться для измерения абсолютного давления.

Абсолютное давление и манометрическое давление

Какая разница между манометрическим и абсолютным давлением? Абсолютное давление не может быть ниже абсолютного нуля, поскольку это его нулевая точка. С другой стороны, манометрическое давление использует атмосферное давление в качестве нулевой точки. Даже при переменном атмосферном давлении абсолютное давление всегда определено. Между тем, из-за разницы в атмосферном давлении измерение манометрического давления неточно. Единицы абсолютного давления иногда имеют суффикс «a», тогда как единицы измерения избыточного давления используют суффикс «g».

Сравнительная таблица

всегда определяется 9000 неточно

Абсолютное давление	Манометрическое давление
В качестве нулевой точки используется абсолютный ноль	В качестве нулевой точки используется атмосферное давление
Буква «а» иногда используется в качестве суффикса для единиц	Буква «g» иногда используется в качестве суффикса для единиц

Давление насыщенного пара — введение

Испарение жидкости

Средняя энергия частиц в жидкости зависит от температуры.Чем выше температура, тем выше средняя энергия. Но в пределах этого среднего значения некоторые частицы имеют энергию выше средней, а другие — ниже средней.

Некоторые из наиболее энергичных частиц на поверхности жидкости могут двигаться достаточно быстро, чтобы избежать сил притяжения, удерживающих жидкость вместе. Они испаряются.

На диаграмме показан небольшой участок жидкости у ее поверхности.

Обратите внимание, что испарение происходит только на поверхности жидкости.Это сильно отличается от кипения, которое происходит, когда энергии достаточно, чтобы разрушить силы притяжения в жидкости. Вот почему, если вы посмотрите на кипящую воду, вы увидите, как пузырьки газа образуются на всем протяжении жидкости.

Если вы посмотрите на воду, которая просто испаряется на солнце, вы не увидите пузырьков. Молекулы воды просто отрываются от поверхностного слоя.

В конце концов, таким образом вся вода испарится. Энергия, которая теряется при испарении частиц, возмещается из окружающей среды.Когда молекулы в воде сталкиваются друг с другом, новые молекулы получают достаточно энергии, чтобы покинуть поверхность.

Испарение жидкости в закрытой емкости

А теперь представьте, что произойдет, если жидкость окажется в закрытой емкости. Здравый смысл подсказывает, что вода в закрытой бутылке не испаряется — или, по крайней мере, не исчезает со временем.

Но там — это постоянное испарение с поверхности .Частицы продолжают отрываться от поверхности жидкости, но на этот раз они застревают в пространстве над жидкостью.

Когда газообразные частицы подпрыгивают, некоторые из них снова ударяются о поверхность жидкости и там задерживаются. Быстро установится равновесие, в котором количество частиц, покидающих поверхность, точно уравновешивается числом, присоединяющимся к ней.

В этом равновесии будет фиксированное количество газообразных частиц в пространстве над жидкостью.