Selitämme, mikä on ilmanpaine, miksi se vaihtelee ja miten se löydettiin. Myös kuinka se mitataan ja mitä yksiköitä käytetään.
Mikä on ilmanpaine?
Ilmanpaine tai barometrinen paine on pakottaa jotka muodostavat kaasuseosjoukon tunnelmaa, maan pinnalla ja sillä olevilla alkuaineilla. Tämä voima on annettu pinta-alayksikköä kohti, eli se vastaa pylvään painoa ilmaa joka ulottuu pisteestä maan pinnalla ilmakehän ylärajoihin.
Ilmanpaine ja sen vaihtelut tietyn ajanjakson aikana muodostavat tavanomaisen tiedon tutkimuksessa sää ilmakehän. Kuitenkin ilma vaihtelee tiheys kun se siirtyy pois maasta ja siihen vaikuttaa myös lämpötila, joten tietyn pisteen ilmanpainetta ei yleensä ole helppoa laskea suurella varmuusmarginaalilla.
Muinaisina aikoina pelkkä ajatus ilmanpaineesta oli tuntematon, ja sen arkipäiväiset vaikutukset, kuten tiettyjen materiaalien nousun käytännön rajoitus, ymmärrettiin todisteena horror vacuis, eli "tyhjyyden terroria", jonka ilmentävät luonto, koska ilman luultiin puuttuvan paino ja nousi itsestään.
Näin oli, kunnes vuonna 1643 italialainen fyysikko Evangelista Torricelli (1608-1647) löysi ilman painon ensimmäisen kokeiluja joka johti barometrin luomiseen. Hänen tunnetuin kokeilunsa koostui elohopean käyttäytymisen vertailusta Vesi se viedään kaarevaan putkeen päässä, joka tunnetaan nykyään Torricellin putkena.
Hänen kokemuksensa palvelivat ranskalaista polymaattia Blaise Pascalia (1623-1662) ilmakehän ilman painon mittaamisessa eri maantieteellisissä paikoissa ja erilaisissa korkeudet, kuten Puy-de-Dômen tulivuoren huippu Etelä-Ranskassa. Mutta vasta vuonna 1654, saksalaisen fyysikon Otto von Guericken (1602-1686) Magburgin pallonpuoliskoilla tehtyjen kokeiden ansiosta, ilmakehän paineen olemassaolo osoitettiin julkisesti.
Ilmakehän paineen yksiköt
Ilmanpaine on ennen kaikkea paineen muoto, joten se mitataan Kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI) pascaleina (Pa), yksikkö, joka osoittaa kunnioitusta ranskalaiselle fyysikolle ja jolla tarkoitetaan painetta, jonka 1 newtonin (N) voima kohdistaa 1 neliömetrin (m2) pintaan, joka on normaalia sitä vastaan. , : Pa = kg/m.s2.
Ilmanpaineen mittaamiseen on kuitenkin yleistä käyttää muuntyyppisiä yksiköitä, kuten ilmakehää (atm), baareja (b), millibaareja (mb) tai elohopeamillimetrejä (mmHg). Jokainen niistä ansaitsee erillisen selityksen:
- 1 ilmakehä on paine, jonka ilma kohdistaa tasapainottamaan 760 mm elohopeaa normaaleissa olosuhteissa maan pinnalla, ja se vastaa 101 300 Pa:ta.
- 1 baari (kreikan sanasta "paino"): baareja) vastaa 0,986923 atm ja siten 100 000 Pa.
- 1 millibaari vastaa 1000 baaria ja siten 100 Pa ja 0,0010197 atm.
- 1 elohopeamillimetri vastaa painetta, joka tarvitaan yhden elohopeamillimetrin korkeuden lisäämiseen Torricelli-putken sisällä. Se vastaa 133,3 Pa:ta ja on lääketieteessä laajalti käytetty yksikkö.
Miten ilmanpainetta mitataan?
Barometri mittaa barosissa paineen, jonka ilma kohdistaa sisältämäänsä nesteeseen.
Tietyn paikan ilmanpaineen mittaamiseksi tarvitsemme laitteen, jota kutsutaan barometriksi. Sen perusperiaate, joka toistaa Torricellin 1700-luvun kokemuksia, koostuu nestepatsaasta (yleensä elohopeasta), joka viedään putkeen, jonka yläosa on suljettu.
Tällä tavalla ilmakehän ilman paino kohdistaa enemmän tai vähemmän voimaa nesteeseen ja pakottaa sen pysymään putken sisällä tiettyyn pisteeseen asti, joka vastaa itse vastaanotettua voimaa.