Innhold
Luft er en gass, men for beregning av atmosfæretrykk kan du se på den som en væske, og beregne trykket ved havnivået ved å bruke uttrykket for væsketrykk. Dette uttrykket er P = ∂gh, hvor ∂ er tettheten av luft, g er tyngdekraktering, og h er høyden på atmosfæren. Denne tilnærmingen fungerer imidlertid ikke fordi verken ∂ eller h er konstante. Den tradisjonelle tilnærmingen er å måle høyden på en kvikksølvsøyle i stedet. Hvis du leter etter atmosfæretrykk i en bestemt høyde, kan du bruke den barometriske formelen. Dette er et ganske komplekst forhold som er avhengig av flere variabler, så det er lettere å bare slå opp verdien du trenger i en tabell.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Forskere beregner atmosfæretrykket ved havnivået ved å måle høyden på en kvikksølvsøyle og beregne trykket atmosfæren må utøve for å heve kolonnen til den høyden.
Mercury Barometer
Senk et glassrør med en lukket ende i et brett med kvikksølv og la all luften slippe ut, og vend deretter røret loddrett med åpningen nedsenket i kvikksølvet. Du vil ha en kvikksølvsøyle inne i røret og et vakuum mellom toppen av kolonnen og slutten av røret. Trykket som utøves av atmosfæren på kvikksølvet i brettet, støtter kolonnen, så høyden på kolonnen er en måte å måle atmosfæretrykk på. Hvis røret er gradert i millimeter, vil høyden på søylen være omtrent 760 mm, avhengig av atmosfæriske forhold. Dette er definisjonen av en atmosfære av trykk.
Kvikksølv er en væske, så du kan beregne trykket som trengs for å støtte kolonnen ved å bruke ligningen P = ∂gh. I denne ligningen er the tettheten av kvikksølv og h er høyden på kolonnen. I SI (metriske) enheter er en atmosfære lik 101.325 Pa (Pascals), og i britiske enheter er den lik 14.696 psi (pund per kvadrat tomme). Torr er en annen enhet for atmosfærisk trykk opprinnelig definert til å være lik 1 mm Hg. Den nåværende definisjonen er 1 torr = 133,32 Pa. En atmosfære = 760 torr.
Den barometriske formelen
Selv om du ikke kan utlede atmosfæretrykk på havoverflaten fra den totale høyden i atmosfæren, kan du beregne endringer i lufttrykk fra en høyde til en annen. Dette faktum, sammen med andre hensyn, inkludert den ideelle gassloven, fører til et eksponentielt forhold mellom havnivåtrykket (P0) og trykk i høyden h (Ph). Dette forholdet, kjent som den barometriske formelen, er:
Ph = P0e-mgh / kT
Selv om denne ligningen forutsier trykk i forskjellige høyder, avviker dens prediksjoner fra observasjon. For eksempel spår det et trykk på 25 torr i en høyde på 30 km (19 mi), men det observerte trykket i den høyden er bare 9,5 torr. Avviket skyldes først og fremst at temperaturene er kaldere i høyere høyder.