Атмосферное давление. Барометрическая формула

Собственный вес столба воздуха создает так называемое атмосферное давление, которое действует на все тела, находящиеся в пределах Земли и ее атмосферы. Атмосферное давление обусловлено весом выше лежащих слоев воздуха. Очевидно, что оно будет меняться в зависимости от высоты над поверхностью Земли: давление на вершине горы априори меньше, чем давление на уровне моря.

Вблизи земной поверхности при подъеме на каждые 8 м атмосферное давление падает на 100 Па = 1 мбар.

Из последней формулы путем математических преобразований следует формула зависимости атмосферного давления от высоты на уровнем моря.

Для упрощенного случая, когда температура воздуха постоянна, зависимость атмосферного давления от высоты над поверхностью Земли описывается так называемой барометрической формулой:

(Т= const)

где р – давление на высоте h,

р_о – давление на уровне моря (h=0),

М – молярная масса газа (для воздуха М=0, 029 кг/моль)

h – высота, на которой измеряется атмосферное давление,

R – универсальная газовая постоянная (R=8, 31 Дж/(моль·К)),

T – температура (по шкале Кельвина, Оº К= ─ 273, 15…º С),

е – экспонента (е = 2, 71828).

Данная экспоненциальная зависимость описывается графиком, изображенном на рисунке:

р

р₀

0 h

Для характеристики атмосферного давления, как правило, используют единицы измерения, не входящие в СИ: миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) и физическая атмосфера (атм).

● На уровне моря среднегодовое атмосферное давление составляет

р_н=1, 01325·10⁵ Па = 760 мм рт. ст. = 1 атм (при среднегодовой температуре 15º С) –

это значение считается нормальным атмосферным давлением;

● Атмосферное давление зависит от места измерения, температуры воздуха и погоды;

● Многие устройства действуют только благодаря наличию атмосферного давления

(пипетки, поршневые вакуумные и нагнетательные насосы, центробежные насосы);

● Различие атмосферного давления в разных местах атмосферы во многом определяют

возникновение различных метеорологических явлений.