Biết gì không cái gì vậy áp suất không khí? Chà, đó là công suất trên mỗi diện tích mở rộng xác định mà không khí tạo thành bầu khí quyển trên mặt phẳng của trái đất thực hiện. Giá trị của nó ở mực nước biển là 101.325 Pa Nếu bạn muốn biết thêm về áp suất không khí và đặc điểm của nó, mời các bạn đón đọc bài viết này.
Áp suất không khí
Như chúng tôi đã chỉ ra trước đây, áp suất không khí Đó là áp suất hoặc lực đẩy mà không khí trong bầu khí quyển tác động lên phần mở rộng trên mặt đất và được đo bằng một dụng cụ gọi là khí áp kế. Trong bất kỳ dụng cụ nào trong số này, có thể thấy rằng mức áp lực lớn nhất được đánh dấu trên chúng sẽ trùng với từ hội chợ trong tiếng Anh.
Với thuật ngữ công bằng này, một số biểu thức được chỉ định có nghĩa là thời tiết ổn định hoặc không có thay đổi, không có gió, thời tiết tốt hoặc không có mây. Nhưng sự tồn tại của áp suất nhỏ hơn áp suất trung bình có nghĩa là sẽ có những thay đổi khí hậu khắc nghiệt, với gió lốc xoáy tương đối mạnh, có thể kèm theo những cơn mưa rất dữ dội.
Vùng trung gian của khí áp kế là vùng sẽ được đánh dấu khi có áp suất khí quyển trung gian, và vùng đó của máy đo được gọi là vùng thay đổi hoặc thay đổi, trong tiếng Anh, và trong đó là một sự sửa đổi các điều kiện khí tượng có thể được chỉ ra, trong số Loại hình thời tiết mưa hoặc gió, hoặc từ trời nhiều mây sang thời tiết tốt hoặc ngược lại.
La áp suất không khí tại một thời điểm, nó sẽ trùng với trọng lượng mà một cột không có chuyển động của không khí sẽ có trong một phần thẳng sẽ truyền từ bất kỳ điểm nào trên trái đất đến ranh giới cuối cùng trên của khí quyển.
Vì mật độ của không khí giảm khi chiều cao tăng lên, nên không thể tính được trọng lượng trừ khi có thể xác định được sự khác biệt về mật độ không khí so với độ cao hoặc áp suất. Do đó, không dễ dàng để tính toán chính xác áp suất khí quyển trên một điểm cụ thể trên bề mặt trái đất.
Một điểm khác cần lưu ý là cả nhiệt độ và áp suất không khí đều thay đổi liên tục, trong các phép đo thời gian và không gian, điều này làm cho việc tính toán khó khăn hơn. Nếu có thể thực hiện phép đo áp suất không khí tại một thời điểm nhất định, nhưng không có nhiều kết luận có thể được rút ra từ đó.
Nhưng nếu một số phép đo được thực hiện, có thể quan sát thấy sự thay đổi của áp suất trong suốt khoảng thời gian mà chúng được thực hiện và do đó có thể thu được dữ liệu hữu ích, có thể được kết hợp với các báo cáo khí tượng khác, chẳng hạn như Nhiệt độ và độ ẩm, gió hoặc nhiệt độ khí quyển, cho phép tính toán các giá trị trung bình sẽ cung cấp cho chúng ta ý tưởng rất gần về thời tiết khí quyển của nơi thực hiện phép đo, cho phép thực hiện các dự báo ngắn hạn.
Các biến thể của Áp suất không khí
Áp suất khí quyển tại một điểm được thiết lập trước quan sát các biến thể có liên quan đến các thay đổi khí tượng. Mặt khác, phải tính đến rằng tại một điểm đã xác lập, áp suất khí quyển giảm theo độ cao, như chúng tôi đã chỉ ra trước đây. Áp suất khí quyển giảm với tốc độ 1 mmHg hoặc Torr cho mỗi 10 mét độ cao ở những khu vực gần với mực nước biển.
Những gì thường được làm là sử dụng một số công cụ, được gọi là máy đo độ cao, là khí áp kế đơn giản đã được hiệu chỉnh chiều cao, nhưng những công cụ này không chính xác lắm.
Áp suất khí quyển cũng thay đổi theo vĩ độ. Trên thực tế, áp suất khí quyển thấp hơn có thể xảy ra nếu điểm nằm trên mực nước biển ở vĩ độ xích đạo. Lý do cho điều này là sự phình ra của đường xích đạo trên Trái đất. Thạch quyển được phóng đại ở xích đạo của hành tinh, nhưng thủy quyển thậm chí còn phình ra hơn, do đó các khu vực ven biển của phần mở rộng xích đạo xa trung tâm Trái đất hơn vài km so với các khu vực ôn đới và đặc biệt là ở các khu vực cực .
Và, do có mật độ thấp hơn, khí quyển ở vùng xích đạo của trái đất sẽ được mở rộng hơn nhiều so với thủy quyển, do đó, độ dày của nó rộng hơn ở vùng ôn đới và vùng cực. Như vậy, khu vực xích đạo là khu vực mà áp suất khí quyển thấp liên tục chiếm ưu thế do các động lực gây ra bởi chuyển động quay của Trái đất.
Cũng vì lý do này, nhiệt độ khí quyển thấp hơn ở các vùng ôn đới, với tốc độ trung bình là một độ trên mỗi 154 mét độ cao, trong khi ở khu vực giữa các vùng nhiệt đới, tỷ lệ này áp dụng cho mỗi 180 mét độ cao.
Áp suất khí quyển bình thường chuyển thành 1 bầu khí quyển, nó đã được khái niệm là áp suất khí quyển được tính toán ở mực nước biển, được áp dụng cụ thể vào năm 101 325 Pa hoặc 760 Torr. Tuy nhiên, vào năm 1982, IUPAC đề nghị rằng, trong trường hợp các đặc điểm vật lý của một phần tử cần thu được, áp suất chuẩn hóa phải được xác định chính xác là 100 kPa hoặc ≈750,062 Torr.
Có tính đến việc nó là một số nguyên, sự thay đổi được đề xuất mang lại cho nó một lợi thế thực tế khác, vì 100 kPa tương đương với chiều cao khoảng 112 mét, hơi gần với mức trung bình 194 mét mà hầu hết dân số thế giới.
Áp suất khí quyển được đo như thế nào??
Áp suất khí quyển được đo, như chúng tôi đã chỉ ra, bằng một công cụ gọi là phong vũ biểu, được phát minh vào năm 1643 bởi nhà vật lý và toán học Evangelista Torricelli.
Các loại khí áp kế phổ biến nhất
Các phong vũ biểu được sử dụng phổ biến nhất sau đây:
- Khí áp kế thủy ngân. Nó là một ống thủy tinh cao 850 mm, bị che khuất ở phần trên và mở ra ở phần dưới. Ống này phải chứa đầy thủy ngân và được đặt trên một bình hở cũng chứa đầy thủy ngân. Nếu chúng ta ở cùng mức với biển, vạch thủy ngân bên trong ống sẽ giảm xuống độ cao khoảng 760 mm, để lại một khoảng trống ở phần trên của nó.
- Khí áp kế không sử dụng thủy ngân và là loại được sử dụng trong điều hướng. Cấu trúc của nó là một hộp kim loại, được gọi là viên nang vidi, trong đó một phần chân không đã được tạo ra. Chức năng của hộp là co hoặc giảm theo áp suất tác dụng lên nó, truyền chuyển động của nó tới một kim, là kim sẽ chỉ ra phép đo áp suất khí quyển trên bề mặt có chia độ.
Độ chính xác mà một phong vũ biểu đo lường không phải là điều thực sự quan trọng để đưa ra dự đoán về Yếu tố thời tiết, điều quan trọng là sự dao động của áp suất được quan sát thấy trong thời gian trôi qua. Để tính toán dao động của áp suất này trong mối quan hệ với thời gian, một thiết bị gọi là barograph được sử dụng. Barograph có thể đo áp suất và cũng hiển thị dao động bằng cách hiển thị biểu đồ trong một khoảng thời gian.
Đơn vị áp suất khí quyển và các đơn vị tương đương
Các đơn vị đo áp suất khí quyển và các phép đo tương đương của chúng như sau:
- Bà Rịa: là áp suất do lực DINA tác dụng trên một cm vuông.
- Quán ba: một thanh tương đương với 1.000.000 thanh.
- milibar: là đơn vị của áp suất bằng một phần nghìn bar và bằng 1000 bar.
- hectopascal: Một hectopascal có cùng giá trị với một milibar và hai đơn vị này thường được sử dụng thay thế cho nhau.
Theo quy ước của các chuyên gia trong lĩnh vực này, biểu thức 760 mm được sử dụng làm đơn vị đo áp suất thông thường, vì số đo này được thực hiện ở mực nước biển, với nhiệt độ 0 ° C và vĩ độ 45 °. Sau đó, công thức biểu thị sẽ như sau: 760 mm = 1.013,2 mb = 1013,2 hPa = 1 khí quyển
Chuyển động của không khí và sự hình thành gió
Mối quan hệ này sẽ phụ thuộc vào loại áp suất tồn tại trong khu vực được đề cập:
- Vùng áp suất thấp: Do ánh sáng mặt trời, bề mặt trái đất nóng lên và bằng cách chuyển giao, làm nóng không khí hiện tại. Khi không khí nóng lên, nó lan truyền và theo lý do lan truyền, có một lượng khí lạnh nhỏ hơn. Tác động của việc này là không khí nóng bốc lên và tạo ra một vùng áp suất thấp. Đồng thời, không khí ấm bốc lên từ mặt đất bắt đầu lạnh đi khi nó bay lên theo độ cao. Nhưng không khí làm mát đó trở nên dày đặc và đi xuống, tạo ra một vùng áp suất cao.
- Cao: Trong vùng có áp suất cao, còn được gọi là vùng áp suất cao, các khối khí giảm xuống một cách rộng rãi. Khi nó đi xuống, không khí được đốt nóng do ở gần bề mặt trái đất. Sự gia nhiệt này có tác dụng là không có sự ngưng tụ và do đó, không có mây được tạo ra. Gần mặt đất, không khí tràn ra từ trên cao theo hướng của chỗ trũng.
Sự khác biệt về áp suất giữa khu vực có áp suất cao và khu vực có áp suất thấp tạo ra chuyển động. Ở những vùng có áp suất thấp, khi không khí bay lên, một chân không được tạo ra và được lấp đầy bởi không khí đi xuống từ vùng có áp suất cao và tìm kiếm một nơi để đi. Sự chuyển động này làm cho các dòng không khí luôn di chuyển từ vùng có khí áp cao sang vùng khí áp thấp và gió được hình thành.
Isobars
Liên tục, các phép đo áp suất khác nhau được thực hiện đồng thời ở những nơi khác nhau trên trái đất và với các đường đo này được vẽ nối các điểm có cùng số đo hoặc giá trị áp suất. Những đường này được gọi là đường đẳng phí. Vì lý do này, đường đẳng áp là các đường nối các điểm có cùng áp suất tại một thời điểm nhất định.
Khi các isobars được vẽ và phân tích, có thể thấy rằng có những khu vực áp suất cao và áp suất thấp. Các sơ đồ hoặc hệ thống áp suất này có liên quan trực tiếp đến thời tiết trên bề mặt trái đất. Thông thường, áp suất cao tạo ra thời tiết dễ chịu và áp suất thấp có liên quan đến thời tiết không ổn định và đôi khi có mưa.
Trong biểu đồ đẳng áp, vòng tròn của vùng áp suất càng nhỏ thì áp suất càng giảm. Do đó, khi các isobar di chuyển ra xa trung tâm hơn, áp suất không khí sẽ lớn hơn. Trong một khu vực áp suất cao, nó sẽ là ngược lại. Áp suất ở trung tâm của anticlone càng cao, càng ra xa nó thì áp suất càng giảm.
- Bão: Các khu vực áp suất thấp được biểu thị bằng chữ B trên bản đồ hoặc biểu đồ của các đường đẳng áp. Chúng còn được gọi là bão, áp thấp hoặc xoáy thuận nhiệt đới phụ. Ở những vùng áp suất thấp, giá trị áp suất giảm dần khi nó đến gần tâm.
Trong khu vực đó, gió sẽ chuyển sang trái, ngược chiều kim đồng hồ, nếu chúng ta ở bán cầu bắc, với một góc nằm trong khoảng từ 25 ° đến 35 ° từ đường đẳng áp về phía tâm của chỗ lõm. Nếu chúng ta ở Nam bán cầu, nó sẽ quay sang phải nhưng với cùng một góc. Một thực tế gây tò mò là các cơn bão thường di chuyển từ tây sang đông.
- Anticyclone: Các khu vực có áp suất cao còn được gọi là anticyclone và được ký hiệu bằng chữ A. Trong một antiyclone, áp suất lớn hơn 1013 mb và tăng khi nó càng gần trung tâm của nó. Gió chuyển động ở Bắc bán cầu, ngược chiều kim đồng hồ và ở Nam bán cầu, cùng hướng với chiều kim đồng hồ, luôn luôn có góc xoắn nằm trong khoảng từ 25 ° đến 35 ° tính từ đường đẳng áp ra ngoài từ tâm của nghịch lưu.
Các chất chống oxy hóa có xu hướng đứng yên và hoạt động như một lá chắn cho việc đi qua các mặt trận. Một ví dụ về điều này là hệ thống chống nước của quần đảo Azores, vẫn bất động trong mùa hè, làm phát sinh nắng mùa hè ở Tây Ban Nha và ít mưa, thường xảy ra thường xuyên hơn ở phía bắc bán đảo Iberia.
Lịch sử của Áp suất không khí
Vào thời cổ đại, họ không biết rằng không khí có trọng lượng. Họ cho rằng đó là một cơ thể mà về bản chất, nó có xu hướng trồi lên, giải thích sự trỗi dậy này của chất lỏng trong các máy bơm bằng hiện tượng chân không kinh dị, có nghĩa là sự kinh hoàng về khoảng không, một xu hướng của tự nhiên.
Vào thời điểm một số người làm vườn ở Ý khăng khăng muốn nâng nước lên bằng cách hút bằng máy bơm cánh quạt, họ nhận ra rằng không thể vượt quá độ cao 10,33 m, mà với thang đo lường của Anh là khoảng 34 feet.
Khi tham khảo ý kiến của Galileo Galilei, người ta xác định rằng sự kinh hoàng của thiên nhiên trong chân không bị giới hạn bởi một lực tương đương với trọng lượng của 10,33 m nước, tương đương với áp suất 1 atm, và tên ở độ cao đó là altezza. giới hạn.
Ngay từ năm 1643, Torricelli đã lấy một ống thủy tinh dài hàng mét và đổ đầy thủy ngân vào nó. Dùng một ngón tay giữ ống bị tắc, anh ta lật ngược nó xuống và thả nó vào một bình chứa đầy thủy ngân. Khi bỏ ngón tay ra, anh ta có thể xác minh rằng thủy ngân giảm xuống cho đến khi tạo thành một cột có chiều cao nhỏ hơn 13,6 lần so với chiều cao quan sát được khi thực hiện cùng một thí nghiệm với nước.
Vì Torricelli biết rằng thủy ngân nặng hơn nước 13,6 lần, nên ông có thể suy ra rằng cả hai cột chất lỏng đều chịu được cùng một trọng lượng, kết luận rằng chỉ có không khí mới có thể tạo ra lực đó.
Sau cái chết của Torricelli, Pascal đã nghe về các thí nghiệm của mình thông qua Cha Mersenne, người đã phơi bày chúng trong một ấn phẩm. Mặc dù về nguyên tắc, ông chấp nhận ý tưởng về sự kinh hoàng của sự trống rỗng của thiên nhiên, nhưng không lâu trước khi Đóng góp của Blaise Pascal để thay đổi suy nghĩ của mình khi nhận ra kết quả của các thí nghiệm mà mình đã thực hiện.
Sử dụng một ống cong và sử dụng nó sao cho bầu khí quyển không thể ảnh hưởng đến chất lỏng, anh ta có thể quan sát thấy các cột đạt đến cùng một mức. Nhưng, ngay sau khi hoạt động của bầu khí quyển được tiếp cận ở một trong những thái cực, mức độ đã thay đổi.
Những kết quả này đã khiến ông thực hiện một thí nghiệm cuối cùng, bao gồm việc đưa một phong vũ biểu lên các độ cao khác nhau và kiểm tra xem có thực sự trọng lượng của không khí đã ảnh hưởng đến sự dâng lên của chất lỏng trong ống hay không. Sau đó, ông viết thư cho anh rể Perier bày tỏ một giả thuyết, theo đó nếu mức thủy ngân trên đỉnh núi thấp hơn bên dưới nó, thì trọng lực và áp suất không khí phải là nguyên nhân của chuyển động này.
Năm 1648, Perier, theo giả thuyết của anh rể, được khuyến khích thực hiện thí nghiệm, leo lên đỉnh Puy-de-Dôme. Khi so sánh các phép đo được thực hiện ở đỉnh, ở độ cao khoảng 1000 mét, và ở phần chân, do Cha Chastin thực hiện, họ nhận thấy sự chênh lệch giữa hai vạch là ba vạch rưỡi. Do đó, lý thuyết về sự trống rỗng kinh hoàng của tự nhiên đã bị loại bỏ dứt khoát và người ta thấy rằng không khí có trọng lượng.
Chắc chắn Pascal, Perier và Chastin chịu trách nhiệm thực hiện thí nghiệm, nhưng chính Descartes, người, trong một bức thư ông viết năm 1638, mười hai năm trước thí nghiệm của Torricelli, đã lập luận rằng không khí có trọng lượng, và so sánh nó với một tấm chăn len lớn. bao phủ trái đất phía trên các đám mây và trọng lượng của sợi len đó sẽ đè lên thủy ngân, ngăn không cho cột trọng lượng giảm xuống.
Tuy nhiên, ý tưởng của áp suất không khí nó đã không bắt đầu lan rộng cho đến cuộc trình diễn vào năm 1654, bởi thợ lò và nhà phát minh Otto von Guericke.