Nie každý vie, že atmosférický tlak je v rôznych výškach rôzny. Existuje dokonca aj špeciálny prístroj na meranie tlaku aj nadmorskej výšky. Volá sa to barometer-výškomer. V článku si podrobne preštudujeme, ako sa mení atmosférický tlak s výškou a čo s tým má spoločné hustota vzduchu. Uvažujme túto závislosť na príklade grafu.
Atmosférický tlak v rôznych nadmorských výškach
Atmosférický tlak závisí od nadmorskej výšky. Keď sa zvýši o 12 m, tlak sa zníži o 1 mm Hg. Túto skutočnosť možno zapísať nasledujúcim matematickým výrazom: ∆h/∆P=12 m/mm Hg. čl. ∆h je zmena nadmorskej výšky, ∆P je zmena atmosférického tlaku so zmenou nadmorskej výšky o ∆h. Čo z toho vyplýva?
Vzorec ukazuje, ako sa mení atmosférický tlak s nadmorskou výškou. Ak teda stúpneme o 12 m, krvný tlak sa zníži o 12 mm Hg, ak o 24 m - potompri 2 mmHg. Meraním atmosférického tlaku je teda možné posúdiť výšku.
Milimetre ortuti a hektopascaly
V niektorých problémoch sa tlak nevyjadruje v milimetroch ortuťového stĺpca, ale v pascaloch alebo hektopascaloch. Vyššie uvedený vzťah napíšeme pre prípad, keď je tlak vyjadrený v hektopascalech. 1 mmHg čl.=133,3 Pa=1,333 hPa.
Vyjadrime teraz pomer nadmorskej výšky a atmosférického tlaku nie v milimetroch ortuťového stĺpca, ale v hektopascaloch. ∆h/∆P=12 m/1, 333 hPa. Po výpočte dostaneme: ∆h/∆P=9 m/hPa. Ukazuje sa, že keď stúpame o 9 metrov, tlak sa zníži o jeden hektopascal. Normálny tlak je 1013 hPa. Zaokrúhlime 1013 na 1000 a predpokladajme, že toto je presne BP na povrchu Zeme.
Ak vystúpime o 90 metrov, ako sa zmení atmosférický tlak s nadmorskou výškou? Klesá o 10 hPa, o 90 m - o 100 hPa, o 900 m - o 1000 hPa. Ak je tlak na zemi 1000 hPa a vyšplhali sme sa o 900 m nahor, potom sa atmosférický tlak vynuloval. Ukazuje sa teda, že atmosféra končí v deväťkilometrovej výške? nie V takej výške je vzduch, lietajú tam lietadlá. O čo teda ide?
Vzťah medzi hustotou vzduchu a nadmorskou výškou. Vlastnosti
Ako sa mení atmosférický tlak s výškou v blízkosti zemského povrchu? Vyššie uvedený obrázok už na túto otázku odpovedal. Čím vyššia je nadmorská výška, tým nižšia je hustota vzduchu. Pokiaľ sme blízko zemského povrchu, zmena hustoty vzduchu je nepostrehnuteľná. Preto pre každéhona jednotku výšky sa tlak zníži približne o rovnakú hodnotu. Dva výrazy, ktoré sme si predtým zapísali, by sa mali považovať za správne iba vtedy, ak sme blízko povrchu Zeme, nie vyššie ako 1-1,5 km.
Graf znázorňujúci, ako sa mení atmosférický tlak s nadmorskou výškou
Teraz prejdime k viditeľnosti. Zostavme si graf závislosti atmosférického tlaku na výške. Pri nulovej výške P0=760 mm Hg. čl. Vzhľadom k tomu, že s rastúcou nadmorskou výškou klesá tlak, atmosférický vzduch bude menej stlačený, jeho hustota sa zníži. Preto na grafe nebude závislosť tlaku od výšky opísaná priamkou. Čo to znamená?
Ako sa mení atmosférický tlak s nadmorskou výškou? Nad zemou? Vo výške 5,5 km klesá 2-krát (Р0/2). Ukazuje sa, že ak vystúpime do rovnakej výšky, teda 11 km, tlak sa zníži o ďalšiu polovicu a bude sa rovnať Р0/4 atď.
Pospájajme bodky a uvidíme, že graf nie je priamka, ale krivka. Prečo, keď sme si zapísali vzťah závislosti, sa zdalo, že atmosféra končí vo výške 9 km? Usúdili sme, že graf je rovný v akejkoľvek výške. To by bol prípad, keby bola atmosféra tekutá, teda keby jej hustota bola konštantná.
Je dôležité pochopiť, že tento graf je len zlomkom závislosti v nízkych nadmorských výškach. V žiadnom bode na tejto čiare tlak neklesne na nulu. Aj v hlbokom vesmíre sú molekuly plynu, ktoré však nemajúvzťah k zemskej atmosfére. V žiadnom bode Vesmíru neexistuje absolútne vákuum, prázdnota.
