Ne každý ví, že atmosférický tlak se v různých výškách liší. Existuje dokonce speciální přístroj na měření tlaku i nadmořské výšky. Říká se tomu barometr-výškoměr. V článku budeme podrobně studovat, jak se mění atmosférický tlak s výškou a co s tím má společného hustota vzduchu. Uvažujme tuto závislost na příkladu grafu.
Atmosférický tlak v různých nadmořských výškách
Atmosférický tlak závisí na nadmořské výšce. Při jeho zvýšení o 12 m se tlak sníží o 1 mmHg. Tuto skutečnost lze zapsat pomocí následujícího matematického výrazu: ∆h/∆P=12 m/mm Hg. Umění. ∆h je změna nadmořské výšky, ∆P je změna atmosférického tlaku se změnou výšky o ∆h. Co z toho vyplývá?
Vzorec ukazuje, jak se mění atmosférický tlak s nadmořskou výškou. Pokud tedy stoupneme o 12 m, krevní tlak klesne o 12 mm Hg, pokud o 24 m - pakpři 2 mmHg. Měřením atmosférického tlaku lze tedy posoudit výšku.
Milimetry rtuti a hektopascaly
V některých problémech se tlak nevyjadřuje v milimetrech rtuti, ale v pascalech nebo hektopascalech. Zapišme výše uvedený vztah pro případ, kdy je tlak vyjádřen v hektopascalech. 1 mmHg Umění.=133,3 Pa=1,333 hPa.
Vyjádřeme nyní poměr nadmořské výšky a atmosférického tlaku nikoli v milimetrech rtuti, ale v hektopascalech. ∆h/∆P=12 m/1, 333 hPa. Po výpočtu dostaneme: ∆h/∆P=9 m/hPa. Ukazuje se, že když stoupneme o 9 metrů, tlak se sníží o jeden hektopascal. Normální tlak je 1013 hPa. Zaokrouhleme 1013 na 1000 a předpokládejme, že toto je přesně BP na povrchu Země.
Když vystoupáme 90 metrů, jak se mění atmosférický tlak s výškou? Klesá o 10 hPa, o 90 m - o 100 hPa, o 900 m - o 1000 hPa. Pokud je tlak na zemi 1000 hPa a vyšplhali jsme se o 900 m nahoru, pak se atmosférický tlak stal nulovým. Takže se ukázalo, že atmosféra končí v devítikilometrové výšce? Ne. V takové výšce je vzduch, létají tam letadla. O co tedy jde?
Vztah mezi hustotou vzduchu a nadmořskou výškou. Funkce
Jak se mění atmosférický tlak s výškou v blízkosti zemského povrchu? Na tuto otázku již odpověděl obrázek výše. Čím vyšší nadmořská výška, tím nižší hustota vzduchu. Dokud jsme blízko zemského povrchu, je změna hustoty vzduchu nepostřehnutelná. Proto pro každéhona jednotku výšky se tlak sníží přibližně o stejnou hodnotu. Dva výrazy, které jsme si zapsali dříve, by měly být považovány za správné, pouze pokud jsme blízko povrchu Země, ne výše než 1-1,5 km.
Graf ukazující, jak se mění atmosférický tlak s nadmořskou výškou
Nyní přejdeme k viditelnosti. Sestavme graf závislosti atmosférického tlaku na nadmořské výšce. V nulové výšce P0=760 mm Hg. Umění. Vzhledem k tomu, že s rostoucí nadmořskou výškou klesá tlak, atmosférický vzduch bude méně stlačený, jeho hustota bude menší. Na grafu tedy nebude závislost tlaku na výšce popsána přímkou. Co to znamená?
Jak se mění atmosférický tlak s nadmořskou výškou? Nad zemí? Ve výšce 5,5 km se sníží 2krát (Р0/2). Ukazuje se, že pokud vystoupáme do stejné výšky, tedy 11 km, tlak se sníží o další polovinu a bude se rovnat Р0/4 atd.
Propojme tečky a uvidíme, že graf není přímka, ale křivka. Proč, když jsme zapsali závislostní vztah, se zdálo, že atmosféra končí ve výšce 9 km? Uvažovali jsme, že graf je rovný v jakékoli výšce. To by byl případ, kdyby byla atmosféra kapalná, to znamená, kdyby její hustota byla konstantní.
Je důležité pochopit, že tento graf je pouze fragmentem závislosti v nízkých nadmořských výškách. V žádném bodě této linie tlak neklesne na nulu. I v hlubokém vesmíru jsou molekuly plynu, které však nemajívztah k zemské atmosféře. V žádném bodě Vesmíru neexistuje absolutní vakuum, prázdnota.
