Kaikki eivät tiedä, että ilmanpaine on erilainen eri korkeuksilla. On jopa erityinen laite paineen ja korkeuden mittaamiseen. Sitä kutsutaan barometri-korkeusmittariksi. Artikkelissa tutkimme yksityiskohtaisesti, kuinka ilmanpaine muuttuu korkeuden mukaan ja mitä tekemistä ilman tiheydellä on sen kanssa. Tarkastellaan tätä riippuvuutta graafin esimerkissä.
Ilmakehän paine eri korkeuksissa
Ilmakehän paine riippuu korkeudesta. Kun sitä nostetaan 12 m, paine laskee 1 mmHg. Tämä tosiasia voidaan kirjoittaa seuraavalla matemaattisella lausekkeella: ∆h/∆P=12 m/mm Hg. Taide. ∆h on muutos korkeudessa, ∆P on muutos ilmakehän paineessa, kun korkeus muuttuu ∆h. Mitä tästä seuraa?
Kaava näyttää, kuinka ilmanpaine muuttuu korkeuden mukaan. Joten jos nousemme 12 m, verenpaine laskee 12 mm Hg, jos 24 m - niin2 mmHg:ssa. Siten ilmanpainetta mittaamalla voidaan arvioida korkeus.
Elohopeamillimetrejä ja hektopaskaleita
Joissakin ongelmissa painetta ei ilmaista elohopeamillimetreinä, vaan pascaleina tai hektopascaleina. Kirjoita yllä oleva relaatio tapaukselle, jossa paine ilmaistaan hektopascaleina. 1 mmHg Taide.=133,3 Pa=1,333 hPa.
Ilmoitan nyt korkeuden ja ilmanpaineen suhdetta ei elohopeamillimetreinä, vaan hektopascaleina. ∆h/∆P=12 m/1, 333 hPa. Laskennan jälkeen saadaan: ∆h/∆P=9 m/hPa. Osoittautuu, että kun nousemme 9 metriä, paine laskee hehtopascalilla. Normaalipaine on 1013 hPa. Pyöristätään 1013 1000:een ja oletetaan, että tämä on täsmälleen BP maan pinnalla.
Jos kiivetään 90 metriä, miten ilmanpaine muuttuu korkeuden mukaan? Se pienenee 10 hPa:lla, 90 m - 100 hPa:lla, 900 m - 1000 hPa:lla. Jos paine maassa on 1000 hPa ja kiipesimme 900 m ylöspäin, ilmakehän paine oli nolla. Joten käy ilmi, että ilmakehä päättyy yhdeksän kilometrin korkeuteen? Ei. Tällaisella korkeudella on ilmaa, lentokoneet lentävät sinne. Joten mikä on sopimus?
Ilman tiheyden ja korkeuden välinen suhde. Ominaisuudet
Miten ilmanpaine muuttuu korkeuden mukaan lähellä maan pintaa? Yllä oleva kuva on jo vastannut tähän kysymykseen. Mitä korkeampi korkeus, sitä pienempi on ilman tiheys. Niin kauan kuin olemme lähellä maan pintaa, ilman tiheyden muutos on huomaamaton. Siksi jokaisellekorkeusyksikköä kohden paine laskee suunnilleen saman arvon. Aiemmin muistiin kirjoittamamme kaksi lausetta tulee pitää oikeina vain, jos olemme lähellä Maan pintaa, korkeintaan 1-1,5 km.
Kaavio, joka näyttää kuinka ilmanpaine muuttuu korkeuden mukaan
Nyt siirrytään näkyvyyteen. Rakennetaan kaavio ilmanpaineesta korkeuden funktiona. Nollakorkeudella P0=760 mm Hg. Taide. Koska korkeuden kasvaessa paine laskee, ilmakehän ilma puristuu vähemmän, sen tiheys pienenee. Siksi kaaviossa paineen riippuvuutta korkeudesta ei kuvata suoralla viivalla. Mitä tämä tarkoittaa?
Miten ilmanpaine muuttuu korkeuden mukaan? Maan päällä? 5,5 km:n korkeudessa se laskee 2 kertaa (Р0/2). Osoittautuu, että jos nousemme samalle korkeudelle, eli 11 km, paine laskee vielä puolella ja on yhtä suuri kuin Р0/4 jne.
Yhdistämme pisteet ja näemme, että kaavio ei ole suora, vaan käyrä. Miksi, kun kirjoitimme riippuvuussuhteen, vaikutti siltä, että ilmakehä päättyy 9 km:n korkeuteen? Ajattelimme, että kaavio on suora kaikilla korkeuksilla. Näin olisi, jos ilmakehä olisi nestemäinen, eli jos sen tiheys olisi vakio.
On tärkeää ymmärtää, että tämä kaavio on vain osa riippuvuudesta matalilla korkeuksilla. Tämän linjan missään kohdassa paine ei laske nollaan. Jopa syvässä avaruudessa on kaasumolekyylejä, joita ei kuitenkaan olesuhteessa maan ilmakehään. Absoluuttista tyhjiötä, tyhjyyttä ei ole missään universumin pisteessä.
