ماذا يحدث عندما يكون هناك توزيع غير متساوٍ للضغط الجوي؟ قيمة الضغط الجوي

جدول المحتويات:

ماذا يحدث عندما يكون هناك توزيع غير متساوٍ للضغط الجوي؟ قيمة الضغط الجوي
ماذا يحدث عندما يكون هناك توزيع غير متساوٍ للضغط الجوي؟ قيمة الضغط الجوي
Anonim

الضغط الجوي هو القوة التي نتأثر بها بالهواء المحيط ، أي الغلاف الجوي. ستعرض المقالة تجارب سنتأكد خلالها من وجود ضغط الهواء بالفعل. سنكتشف من قام بقياسه لأول مرة ، وماذا يحدث عندما يكون الضغط الجوي موزعًا بشكل غير متساو ، وأكثر من ذلك بكثير.

مظاهر الضغط الجوي

إذا ضغط الهواء على كل شيء حوله ، فإنه يزن شيئًا ما. هل هذا صحيح حقًا ، فلماذا إذن يبدو لنا عديم الوزن؟ دعونا نجري تجارب تظهر أن الضغط الجوي موجود بالفعل.

حقنة بدون ابرة
حقنة بدون ابرة

املأ المحقنة بالماء إلى المنتصف ، ثم اسحب المكبس لأعلى. سوف يتبع الماء المكبس. والسبب في ذلك هو الضغط الجوي ، ولكن عندما لم يعرف الناس بعد عن وجوده ، قالوا إن الطبيعة ببساطة لا تتسامح مع الفراغ. نحن نعلم الآن أنه عندما يرتفع المكبس ، يتم إنشاء منطقةالضغط المنخفض ، والغلاف الجوي يضغط الماء في المحقنة.

تجربة مع بطاقة بلاستيكية ووعاء

تجربة استخدام العبوات الزجاجية
تجربة استخدام العبوات الزجاجية

املأ وعاء زجاجي في الأعلى بالماء ، وقم بتغطية الجزء العلوي بقطعة من البلاستيك ، على سبيل المثال ، بطاقة. دعنا نقلب الجرة ونرى أن البطاقة ممسكة ولا تسقط. يتم تعويض قوة ضغط الماء بواسطة قوة ضغط الغلاف الجوي. لا شيء يضغط على الماء من الأعلى ، لكن الجو يضغط من الأسفل ، ونتيجة لذلك ، تُمسك البطاقة. إذا دخل الهواء بين البلاستيك والبرطمان ، فسوف تسقط البطاقة وسيتدفق الماء.

جهاز توريشيلي

تجربة توريشيلي
تجربة توريشيلي

قام العالم الإيطالي توريشيلي بقياس الضغط الجوي لأول مرة. لقد فعل ذلك باستخدام ما يسمى بمقياس الزئبق. أولاً ، ملأ توريشيلي أنبوبًا زجاجيًا بالزئبق إلى الأعلى ، وأخذ وعاءًا كبيرًا من الزئبق ، وقلب الأنبوب ، وأغرقه في الوعاء وفتح الطرف السفلي. بدأ عطارد بالنزول لكنه لم يخرج بشكل كامل بل نزل إلى ارتفاع معين.

اتضح أن هذا المستوى 760 مم. لذلك ، فإن ضغط الغلاف الجوي قادر على الاحتفاظ بعمود من الزئبق يبلغ 760 ملم. إذا ارتفع الضغط ، فيمكنه الاحتفاظ بعمود أعلى ارتفاعًا ، وإذا انخفض ، فقد يكون أقل. إذا كان الأمر كذلك ، فيمكن الحكم على حجمها من خلال ارتفاع العمود. لذلك ، من الناحية العملية ، غالبًا ما يُقاس ضغط الغلاف الجوي والغازات على وجه التحديد بمليمترات من الزئبق. دعونا نقيم علاقة بين ملليمترات من الزئبق ووحدات باسكال المعتادة.

كيف ترتبط ملليمترات الزئبق والباسكال

الضغط الجوي يرفع الزئبق بمقدار 760 ملم. هذا يعني انهعمود من الزئبق مكابس بارتفاع 760 مم بقوة تساوي المستوى الطبيعي للضغط الجوي. 1 مم زئبق هو الضغط الناتج عن عمود من الزئبق بارتفاع 1 مم. تخيل أن ارتفاع عمود الزئبق 1 مم. احسب الضغط الهيدروستاتيكي المقابل لهذا الارتفاع

P=1 مم زئبق يتم حساب الضغط الهيدروستاتيكي بالصيغة: ρgh. ρ هي كثافة الزئبق ، و g هي تسارع الجاذبية ، و h هي ارتفاع عمود السائل. ρ=13، 6103kg / m3 ، g=9، 8 N / kg، h=110 -3م استبدل هذه البيانات في الصيغة. بعد التحويل ، سيبقى 13.69.8=133.3 N / m2. N / m2- هذا هو باسكال (Pa). إذا قمنا بتحويل الضغط الجوي إلى هيكتوباسكال ، فسيكون 1 ملم زئبق. فن. يتوافق مع 1.333 hPa.

Hg والطقس

راقب توريشيلي قراءات مقياس الزئبق لفترة طويلة. لقد لاحظ شيئًا مثيرًا للاهتمام. عندما ينخفض عمود الزئبق ، أي عندما ينخفض الضغط الجوي ، بعد فترة من الوقت يبدأ الطقس السيئ. عندما يرتفع عمود الزئبق ، بعد مرور بعض الوقت ، يتم استبدال الطقس السيئ بالطقس الجيد. أي أن قياس الضغط الجوي يسمح لك بعمل تنبؤات الطقس.

الآن خدمات الأرصاد الجوية على مدار الساعة ، كل 3 ساعات ، تقيس الضغط الجوي. يصف كتاب Jules Verne الكابتن البالغ من العمر خمسة عشر عامًا مراقبة البارومتر والطقس. اكتشف بطل الرواية في الكتاب أنه إذا انخفض عمود الزئبق بسرعة ، فإن الطقس يتدهور بشكل حاد ، ولكن ليس لفترة طويلة ، إذا انخفض مستوى الزئبق ببطء ، على مدى عدة أيام ، ثمسيتدهور الطقس تدريجيًا لكنه يستمر لوقت طويل

ماذا يحدث عندما يتم توزيع الضغط الجوي بشكل غير متساو

دعونا نفكر في الخريطة الشاملة. يحتوي على قيم الضغط الجوي في مختلف المناطق والمدن والبلدان والقارات. يتم تحديد اتجاه حركة الكتل الهوائية بواسطة الأسهم. لماذا تهب الرياح؟ يكون الضغط الجوي أكبر في بعض الأماكن وأقل في أماكن أخرى. من حيث تكون أكبر ، تهب الرياح إلى حيث تكون أصغر. نراه في اتجاه الأسهم على الخريطة

إذا نظرت إلى الكوكب بأكمله ، يمكنك أن ترى أنه مختلف في أجزاء مختلفة. تم تمييز مناطق الضغط العالي باللون الأرجواني ، حيث تدور سهام الرياح وتتحرك في اتجاه عقارب الساعة. تسمى هذه المنطقة ذات الضغط المرتفع بالإعصار المضاد. عادة ما يكون الطقس صافياً.

منطقة الضغط العالي
منطقة الضغط العالي

لكن إسبانيا والبرتغال. هنا نلاحظ أقوى اثنين من الأعاصير المضادة. إن إلتواء التيارات الهوائية مرتبط بدوران الكرة الأرضية

وهنا منطقتان قويتان من الضغط الجوي المنخفض - فقط 965 هيكتوباسكال. هذا إعصار ، الهواء فيه يدور عكس اتجاه عقارب الساعة.

منطقة الضغط المنخفض
منطقة الضغط المنخفض

وهكذا يمكنك مراقبة توزيع الضغط الجوي في أماكن مختلفة على كوكبنا. في الوقت الحاضر ، يتنبأ علماء الأرصاد الجوية بدقة بتغيرات الطقس التي تحدث عندما يكون الضغط الجوي موزعًا بشكل غير متساو.

الضغط عند مستوى سطح البحر وفوقه

افترض أن البارومتر يظهر ضغطًا قدره 1006 hPa. لكن اذاانظر إلى الخريطة الشاملة لمنطقة معينة ، مدينة ، قد يتضح أن الضغط الجوي مختلف هناك. لماذا يحدث هذا؟ الحقيقة هي أن الخرائط السينوبتيكية تظهر قيم الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر. يمكن أن نكون على ارتفاع معين فوق مستوى سطح البحر ، وبالتالي فإن الضغط الذي يظهره البارومتر في الغرفة يكون أقل من مستوى سطح البحر.

مقياس الارتفاع

مقياس الارتفاع
مقياس الارتفاع

كيف تقيس ارتفاع موقعك؟ توجد أدوات خاصة مشابهة لمقياس الضغط الجوي ، لكن مقياسها لا يُدرج بوحدات ضغط ، بل بوحدات ارتفاع. السياح والطيارون لديهم مثل هذه الأجهزة. وهي تسمى مقاييس الارتفاع أو مقاييس الارتفاع البارامترية. عندما يكون الطيار على الأرض ، يضبط مقياس الارتفاع على الصفر ، لأن ارتفاعه عن الأرض يساوي صفرًا. إذا لزم الأمر ، يقوم بتعيين السهم على الارتفاع فوق مستوى سطح البحر ، اعتمادًا على ما إذا كان من المهم بالنسبة له معرفة ارتفاع المطار فوق مستوى سطح البحر أم لا. في حالة الرحلات الطويلة ، يمكن أن يكون هذا مفيدًا ، خاصة إذا كان المطار في الجبال. ثم ، بالنظر إلى إبرة مقياس الارتفاع ، يحدد الطيار الارتفاع.

لماذا يزداد الضغط الجوي مع الارتفاع

بعد أن علمنا أنه عندما يكون الضغط الجوي موزعًا بشكل غير متساوٍ ، تحدث الرياح ، فلنتعرف على سبب انخفاض الضغط مع زيادة الارتفاع. للهواء وزن فيجذب إلى الأرض ويضغط عليه. إذا وضعنا بارومترًا في طبقة معينة من الغلاف الجوي ، فسيتم الضغط عليه بواسطة تلك الطبقة من الغلاف الجوي ،وهو أعلاه. وتجدر الإشارة إلى أن الغلاف الجوي ليس له حدود واضحة.

إذا وضعنا بارومترًا عند مستوى سطح البحر ، فسيكون الضغط مساويًا لمجموع الضغط في هذه الطبقة من الهواء والضغوط في طبقات الغلاف الجوي. أي ، مع زيادة الارتفاع ، ينخفض الضغط. السؤال الذي يطرح نفسه: هل من الممكن حساب الضغط الجوي وفقًا للصيغة Р=ρgh؟ لا ، لأن قيمة كثافة الهواء ليست ثابتة في طبقات الغلاف الجوي المختلفة. في الأسفل ، يكون الهواء تحت ضغط أكبر ، لذا فهو أكثر كثافة ، وفي الأعلى يكون أقل كثافة.

موصى به: