Что такое атмосферное давление и как оно определяется?

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м2. Применяют приборы для измерения давления.

Показания атмосферного давления на барометре: Pixabay

В прогнозе погоды синоптики обязательно указывают показатели атмосферного давления. Этот показатель напрямую связан с другими природными явлениями, от него зависит самочувствие человека. Как определяют атмосферное давление и зачем это надо, знают эксперты по метеорологии Крис Касперски, Рина Заславская, Эльвира Щербань, Михаил Тейлблюм, Светлана Логвиненко.

Давление воздуха изменяется в широких пределах. Если оно больше 760 миллиметров ртутрного столба, то считается повышенным, если меньше – то пониженным.

Наблюдения за изменением атмосферного давления позволяют предсказывать погоду. Например, при повышении давления в зимний период погода становится морозней, а летом – жаркой. Пониженное атмосферное давление способствует появлению облачности, выпадению осадков. Поэтому постоянно знать величину атмосферного давления и контролировать его изменения необходимо не только ученым, медикам, но и всем нам.

Атмосфера — внесистемная единица измерения давления, приблизительно равная атмосферному давлению на поверхности Земли на уровне Мирового океана. Примерно равна давлению 10 метров воды.

Существуют две примерно равные друг другу единицы с таким названием:

Ранее использовались также обозначения ата и ати для абсолютного и избыточного давления соответственно (выраженного в технических атмосферах). Избыточное давление — разница между абсолютным и атмосферным (барометрическим) давлением при условии, что абсолютное давление больше атмосферного: Ризб = Рабс − Ратм. Разрежение (вакуум) — разница между атмосферным (барометрическим) и абсолютным давлением при условии, что абсолютное давление меньше атмосферного: Рвак = Ратм − Рабс.

Что такое атмосферное давление и на что оно влияет

Что такое атмосферное давление? Атмосферное давление — сила, с которой атмосфера давит на земную поверхность и все находящиеся на ней предметы. Это очень изменчивый метеоэлемент, показатели которого зависят от многих факторов и явлений.

В чем особенности атмосферного давления

Изменение атмосферного давления — причина появления ветра, когда воздух горизонтально движется над землей из области высокого давления в область низкого. В атмосфере формируются циклоны и антициклоны, которые приносят в регионы дождь, снег, туман и другие погодные явления.

Существует прямая связь между атмосферным давлением и погодой. Если давление падает, ожидается пасмурная, дождливая погода, если повышается — погода будет сухой. Автор «Энциклопедии примет погоды» пишет, что низкое атмосферное давление само по себе еще не признак ненастья. Главным признаком ухудшения погоды станет быстрое падение столбика барометра до 740 –730 мм рт. ст.

Издание «Метеовести» привело экстремальные показатели атмосферного давления, отмеченные на Земле:

• самое высокое давление, равное 1083,2 гПа(мбара) или 812,4 мм. рт. ст., зарегистрировано на севере Западной Сибири 31 декабря 1968 года во время антициклона;
• самое низкое давление отмечено во время урагана 2 сентября 1935 года во Флориде-Кис (США) – 892,3 гПа (мб) или 669,3 мм. рт. ст.

Метеорологи для составления точных прогнозов погоды особое внимание уделяют совершенствованию методов измерения давления атмосферы на метеостанциях. Точные показатели помогают предотвратить разрушительное влияние стихийных бедствий, делают повседневную жизнь человека более комфортной.

Тихая погода на море: Unsplash/Аstrid

Как атмосферное давление влияет на самочувствие человека? Люди, у которых наблюдаются проблемы со здоровьем, становятся метеозависимыми и реагируют на резкие скачки атмосферного давления. У них болит голова, учащается пульс, появляются другие неприятные симптомы.

В научном журнале «Успехи современного естествознания» пишут, что низкое давление может вызвать у человека высотную болезнь, при которой уровень углекислого газа в крови катастрофически повышается и наступает кислородное голодание. Сосуды реагируют спазмом, повышая давление в большом круге кровообращения человека. Высокое атмосферное давление в целом не опасно, а процессы сводятся к накоплению газов воздуха в крови и тканях человека.

Мужчина приложил руку к голове: Unsplash/Bruno Aguirre

Атмосферное давление – это один из самых важных элементов погоды. Для его измерения существует прибор, который называется ртутным барометром. В переводе на русский слово «барометр» означает – «измеритель тяжести». Однако, у этого проверенного годами прибора имеются и свои недостатки. Как быть, если Вы отправились в поход? Этот прибор будет довольно таки проблематично захватить с собой. Именно с этой целью был создан новый барометр-анероид.

Что такое барометр анероид?

Анероид – это современное устройство, которое используется для измерения давления. Главная часть анероида представляет собой металлическую коробочку, в которой нет воздуха. Именно поэтому ее стенки проявляют большую чувствительность к изменению атмосферного давления. В случае, если давление уменьшилось коробочка увеличивается. Ну, а если давление увеличилось, коробочка наоборот сжимается. При помощи простого устройства эти данные передаются стрелке, которая показывает атмосферное давление на шкале.

Как измеряется атмосферное  давление?

Нормальным принято считать  показатель атмосферного давления, который соответствует давлению ртутного столба, высотой 760 мм. Этот показатель является схожим с атмосферным давлением на уровне моря.

В том случае, если давление воздуха превышает 760 мм ртутного столба, оно считается повышенным. В случае, если показания меньше, то пониженным. Давление понижается с высотой. Поэтому  для разных территорий и местностей оно является различным.

Можно ли по барометру предсказать  погоду?

Анероид имеет две стрелки. Одна из них осуществляет движение по циферблату и указывает на атмосферное давление. Другая легко совмещается с первой. А необходимо это для того чтобы узнать, какой будет погода в ближайшие дни. Прямо над цифрой 750 мм.ст. находится надпись «переменно». По левую сторону расположены меньшие цифры с надписями «дождь» или «осадки». Еще левее имеется надпись «буря». По правую сторону указаны большие показатели атмосферного давления. Здесь имеются значения «ясная погода» или «ясно».

В случае, если стрелка никуда не двигается в течение нескольких часов, значит, погода останется стабильной и не изменится. Если стрелка двинулась вправо – ждите осадков, влево – погода будет ясной.

Как правильно измерить высоту снежного покрова?

Загляните в свой календарь  погоды. Там вы найдете специальную графу, посвященной высоте снежного покрова. Для того чтобы измерить толщину снежного покрова, как правило используют снегомерную рейку, на которой имеются сантиметровые деления. При этом не каждому известно, что именно снег позволяет анализировать чистому атмосферного воздуха. Именно снег буквально впитывает все вещества, которые содержатся в атмосфере. Таким образом, многочисленные метеостанции, которые измеряют высоту снежного покрова, собирают данные, которые позволят узнать о возможных весенних наводнениях.

Более того, колбы с растаявшим снегом обязательно посылаются в специализированные лаборатории. В них внимательно изучается состав примесей, которые имеются в снеге, а также и в атмосфере. Данные анализа необходимы для заполнения карт загрязнения атмосферы.

Именно на основании этих карт составляется общая картина  загрязнение воздуха, выявляются какие  именно промышленные фабрики и предприятия  загрязняют воздух, а также устанавливается, где загрязняющих веществ больше всего.

Изменения давления с высотойПравить

Изменение давления с высотой.

С высотой атмосферное давление уменьшается. Например, горная болезнь начинается на высоте около 2-3 км, а атмосферное давление на вершине Эвереста составляет примерно 1/4 от показателя на уровне моря.

Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой:

где:   — давление,   — ускорение свободного падения,   — плотность воздуха,   — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты ( ) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Так как плотность газа зависит от его давления, основное уравнение статики справедливо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха  , в котором плотность воздуха почти не изменяется. На практике оно применимо, когда изменение высоты достаточно мало по отношению к приблизительной толщине атмосферы.

Приведение к уровню моря

Многие метеостанции рассылают так называемые «синоптические телеграммы», в которых указывается давление, приведённое к уровню моря (см. КН-01, METAR). Это делается для того, чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, а также для нужд авиации. Приведённое давление используется также и на синоптических картах.

При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа:

То есть, зная давление и температуру на уровне  , можно найти давление   на уровне моря  .

Вычисление давления на высоте   по давлению на уровне моря   и температуре воздуха  :

Более простые расчёты (без учёта температуры) дают:

где   — высота в километрах.

Измерения и расчёт показывают в полном согласии, что при подъёме над уровнем моря на каждый километр давление будет падать на 0,1 долю; то же самое относится и к спуску в глубокие шахты под уровень моря — при опускании на один километр давление будет возрастать на 0,1 своего значения.

В ещё более грубом приближении, двукратному изменению давления соответствует изменение высоты на каждые пять километров.

В прогнозах погоды и сводках, распространяемых для населения через интернет и по радио, используется неприведённое давление, то есть, фактическое давление на уровне местности.

У воздуха, как и у остальных предметов, есть определенная масса. Учитывая толщину атмосферы, можно представить, какое количество воздуха давит на земную поверхность и на все объекты Земли.

Специалистами были произведены расчеты, которые показали, что на 1 квадратный сантиметр Земли приходится более одного килограмма силы воздуха.

Измерение атмосферного давления с помощью термогигрометра

Атмосферное давление измеряется не только с помощью различных видов барометров, но и такими универсальными цифровыми приборами, как термогигрометры. Несмотря на то, что основная задача данных устройств – определение относительной влажности и температуры, они прекрасно справляются и с измерением давления воздуха, показывая максимально точные величины. Поэтому такие многофункциональные приборы приобрести намного выгоднее, чем устаревшие барометры и психрометры.

АО «ЭКСИС» предлагает Вашему вниманию огромный ассортимент электронных измерителей давления и других контрольно-измерительных приборов высокого качества и всегда по доступным ценам.

В частности, в нашей копании Вы сможете приобрести следующие модели термогигрометров:

• Термогигрометр ИВТМ-7 М 2-Д-В. Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. ИВТМ-7 М 2-Д-В обладает высокой степенью пылевлагозащиты (IP65), благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.
• Термогигрометр ИВТМ-7 К-1. Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может пересчитывать значения различных единиц влажности, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений, регистрировать данные на microSD, возможно подключение различных типов первичных преобразователей.
• Термогигрометр ИВТМ-7 Р-03-И-Д. Прибор оснащен жидкокристаллическим индикатором, предназначенным для визуального контроля значений относительной влажности, температуры и давления. Имеет малые габариты и эргономичный корпус.
• Термогигрометр ИВТМ-7 М 6-Д (в эргономичном корпусе). Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может регистрировать данные на энергонезависимой карте памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. Имеет эргономичный корпус, большой и удобный дисплей.
• Термогигрометр ИВТМ-7 М 3-Д-В. Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. Модель ИВТМ-7 М3-Д-В предназначена для создания измерительной сети. Степень влагозащиты корпуса и датчика IP65, благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.
• Термогигрометр ИВТМ-7 М 6-Д. Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может регистрировать данные на энергонезависимой карте памяти (microSD), пересчитывать результаты измерений в различные единицы, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений.

Все модели термогигрометров имеют интерфейс связи с ПК посредством USB, RS-232 и могут крепиться к стене.

Приборы для измерения атмосферного давления

В Международной системе единиц давление атмосферы измеряется в Паскалях. В России, помимо Паскалей, применяются такие единицы измерения, как бары, миллиметры ртутного столба и производные от них.

Применение тех или иных единиц измерения обусловлено приборами, которые используются для определения уровня атмосферного давления. Измеряется давление атмосферы при помощи ртутных барометров. В них 1 миллиметр ртутного столба равняется 113 Паскалям.

Бывают следующие типы барометров:

• Жидкостные. Они наполнены ртутью. При изменении давления ртуть то поднимается, то опускается в колбе. На ртутном барометре имеется разграничение на шкалы. Именно по ним определяется уровень давления. Такие барометры показывают высокую точность, но не очень удобны в использовании. Чаще всего их используют на метеорологических станциях.
• Механические (барометры-анероиды). Являются наиболее распространенной моделью барометров. Прибор состоит из металлической коробки, внутри которой находится разреженный воздух. При понижении давления коробка начинает расширяться. Если давление повышается, то коробка сжимается и воздействует на прикрепленную пружину. Пружина действует на стрелки, и они приходят в движение. По указателям стрелок можно определить уровень давления.

Как и для других единиц измерения физических величин, существует эталон единицы давления. Первичный эталон отображает абсолютное давление максимально точно. Он находится во Всероссийском НИИ метрологии имени Менделеева в Санкт-Петербурге.

Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, а также в Паскалях и гектоПаскалях. Принято считать нормальным давление, которое равно 760 мм рт. ст. (1013,25 гПа) .

Атмосферное давление, как правило, изменяется в зависимости от изменений погодных условий. Зачастую давление падает перед ненастной погодой, повышается – перед хорошей. Ведение учета изменения давления позволяет определить перемещение циклонов и направление ветров.

На самочувствие человека, проживающего долгое время в определенной местности, изменение характерного давления зачастую не влияет. В случаях, когда происходят непериодические колебания атмосферного давления, даже у здоровых людей появляется головная боль, падает работоспособность и ощущается тяжесть тела.

Изменение атмосферного давления также влияет на многие технологические процессы. Например, при переработке нефтепродуктов, где давление является одним из основных контролируемых технических параметров; хлебо-булочное производство, где показания давления сильно влияют на влажность полуфабрикатов из теста; в авиационной промышленности это очень важный параметр, оказывающий влияние на сроки и условия эксплуатации.

Эталон абсолютного давленияПравить

Традиционно считалось, что всасывающие насосы работают из-за того, что «природа боится пустоты». Но голландец Исаак Бекман в тезисах своей докторской диссертации, защищенной им в 1618 году, утверждал: «Вода, поднимаемая всасыванием, не притягивается силою пустоты, но гонима в пустое место налегающим воздухом» (Aqua suctu sublata non attrahitur vi vacui, sed ab aere incumbentein locum vacuum impellitur).

В 1630 году генуэзский физик Балиани написал письмо Галилею о неудачной попытке устроить сифон для подъема воды на холм высотою примерно 21 метр. В другом письме Галилею (от 24 октября 1630 года) Балиани предположил, что подъем воды в трубе обусловлен давлением воздуха.

УстройствоПравить

В жидкостных барометрах давление измеряется высотой столба жидкости (ртути) в трубке, запаянной сверху, а нижним концом опущенным в сосуд с жидкостью (атмосферное давление уравновешивается весом столба жидкости). Ртутные барометры — точнее любых других и поэтому используются на Метеостанциях.

Стандартное давлениеПравить

В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1,01325 бар (1013,25 мбар) или 101 325 Па в Международной системе единиц (СИ).

На сегодняшний день существует несколько видов барометров, с помощью которых осуществляют измерение давления воздуха:

• Ртутный сифонный барометр – представляет У-образную, наполненную ртутью трубку с открытым и запаянным концом.
• Ртутный чашечный барометр – состоит из вертикальной, наполненной ртутью трубки, верхний конец которой запаян, а нижний находится в специальной чашечке с ртутью.
• Барометр-анероид – является безвоздушной металлической коробкой с волнообразными стенками.
• Барограф – самопищущий прибор, который применяют для наблюдения за барометрическим давлением в определенные промежутки времени.
• Электронный барометр – цифровой прибор, работающий по принципу обычного анероида или по принципу измерения давления воздуха на чувствительный кристалл.

Ртутные барометры являются более точными и надежными по сравнению с анероидами, по ним проверяют работу других видов барометров. Высота давления в них определяется по высоте столба ртути. Метеорологические станции оборудованы чашечными барометрами.

Как определяют атмосферное давление и как оно изменяется

Каким прибором определяют атмосферное давление? Для определения давления атмосферы используют барометр (с древнегреческого – ‘измеритель тяжести’). объясняет, что ртутный измеритель давления был изобретен в 1644 году итальянским физиком Эванджелиста Торричелли. В быту ртутный прибор заменил барометр-анероид.

Для измерения атмосферного давления применяют такие приборы:

• механические и электронные барометры-анероиды;
• газовые барометры;
• термогигрометры;
• барографы.

Что такое нормальное атмосферное давление? Нормальным считается давление, равное весу ртутного столба высотой 760 мм, находящегося при температуре 0.0 °C на широте 45° и на уровне моря. Есть и другие единицы измерения, эквивалентные 760 мм рт. ст.:

• в системе СГС — 1,01325 бар (1013,25 мбар);
• в Международной системе единиц (СИ) — 101 325 Па;
• фунт-сила на квадратный дюйм (psi) — 14,7;
• дюйм ртутного столба (дюйм рт. ст. (inHg)) — 29,9 дюйм.

Факторы, от которых зависит колебание атмосферного давления:

• Высота над уровнем моря. Нижний слой воздуха над поверхностью Земли сжат намного больше, чем вышележащие слои. Чем выше над поверхностью Земли, тем меньше плотность воздуха и тем меньшее давление он производит. С подъемом вверх воздух становится все более разреженным, и атмосферное давление понижается (в тропосфере в среднем 1 мм на каждые 10,5 м подъема).
• Температура воздуха. В течение суток меняются температурные показатели, которые влияют на суточный ход атмосферного давления. Ночью оно повышается, а днем при высоких температурах снижается. Самые правильные суточные показатели наблюдаются в тропическом поясе, где дневное колебание достигает 2,4 мм рт. ст., а ночное — 1,6 мм рт. ст.
• Широта. С увеличением широты амплитуда изменения атмосферного давления уменьшается, но становятся более резкими непериодические изменения атмосферного давления.

На Земле атмосферное давление распределяется полосами. Выделяют пояса низкого и высокого давления, которые связаны с нагревом и перемещением воздушных масс. Над экватором воздух хорошо прогревается и там образуется пояс низкого давления. Над полюсами держится низкая температура и там формируется пояс высокого атмосферного давления. В широтах, где встречаются холодные и теплые потоки воздуха, образуются свои атмосферные пояса.

Атмосферное давление влияет на процессы, происходящие на Земле. Чтобы не стать метеозависимым, человек постоянно занимается изучением этой важнейшей характеристики состояния атмосферы. Сегодня существует множество способов и приемов измерения атмосферного давления для составления точных прогнозов погоды и предупреждения человека о предстоящих перепадах давления.

Оригинал статьи: https://www.nur.kz/family/school/1817671-kak-atmosfernoe-davlenie-vliaet-na-samocuvstvie/

Барометр

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 10 октября 2019 года; проверки требуют 29 правок.

Факторы, влияющие на давление воздуха

Давление воздуха не имеет постоянной величины. Чем выше поднимается человек, тем сложнее ему становится дышать. Это происходит потому, что давление начинает понижаться с высотой. При подъеме на каждые 10,5 метров высоты давление понижается на 1 мм рт. ст. В легкие человека поступает меньше воздуха, и дышать приходится чаще.

Теплый воздух меньше давит на поверхность Земли. Он более легкий, его плотность меньше. Поэтому он стремится вверх. Когда воздух охлаждается, то его плотность и вес становятся больше. Холодный воздух устремляется вниз, и давление на земную поверхность становится больше.

Как правило, давление атмосферы соотносится с внутренним давлением человека. Поэтому люди почти не ощущают давления воздуха. Но если атмосферное давление отклоняется от нормы, то равновесие нарушается. И люди, особенно пожилого возраста, начинают ощущать, что на них давит воздух. Проявляется это давление в головокружениях, тошноте, слабости.

На показатели атмосферного давления влияют температура воздуха и уровень высоты территории над уровнем моря.

ИсторияПравить

Первым, кто выдвинул идею создания прибора для предсказания погоды, был Галилео Галилей. Но дальше идеи его замысла не пошли. Только в 1643 году его последователи и ученики Эванджелиста Торричелли и Винченцо Вивиани смогли воплотить в жизнь идею великого ученого. Торричелли стал первым, кто сумел доказать существование атмосферного давления. Он, вместе со своим помощником Вивиани использовал для опыта запаянную с одного конца трубку, наполнив ее ртутью. Трубку погружали в сосуд, где также находилась ртуть. Сама ртуть поднималась в трубке на определенную высоту, при этом над ней образовывалось пустое пространство. При увеличении атмосферного давления вещество в трубке поднималось вверх, при понижении опускалось. Сконструированный Торричелли прибор стал первым ртутным барометром. Само слово «барометр» с древнегреческого языка переводится как «барос» — тяжесть и «метрос» — мерить. То есть измеритель давления.

На людей давит воздушный столб массой от 15 до 18 тонн. Такая масса любого другого предмета раздавила бы все живое. Но организм человека устроен таким образом, что его давление внутри равняется атмосферному снаружи.

Когда атмосферное давление отклоняется от нормы, то некоторые люди могут испытывать недомогание, головную боль, обострение хронических заболеваний.

Неприятные ощущения могут появиться у людей при нахождении на больших высотах. Особенно в горах. Так как на большой высоте давление воздуха ниже, чем над уровнем моря.

• Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 22. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
• Атмосфера // Большая Советская Энциклопедия. 3-е изд / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская Энциклопедия, 1970. — Т. 2. Ангола — Барзас. — .
• Международный документ МОЗМ D2. Узаконенные (официально допущенные к применению) единицы измерений. Приложение В. Дата обращения: 10 февраля 2014. Архивировано из оригинала 14 октября 2013 года.
• Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Архивная копия от 2 ноября 2013 на Wayback Machine. Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879.
• Постановление Правительства РФ от 15.08.2015 № 847 «О внесении изменений в приложение № 3 к Положению о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации». Дата обращения: 16 сентября 2015. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года.

СсылкиПравить

• Станюкович К. М. Словарь морских терминов, встречающихся в рассказах.
• Ртутный барометр // Википедия. — 2020-05-11. Архивировано 4 мая 2022 года.
• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 февраля 2012 г. N 118 «Об утверждении Государственного первичного эталона единицы давления для области абсолютного давления в диапазоне 1*10^(-1)-7*10^5 Па». Дата обращения: 16 декабря 2013. Архивировано 24 сентября 2015 года.

Типы барометровПравить

Барометры принято распределять на жидкостные и механические.

Жидкостные барометры работают на принципе, замеченным Э.Торричелли при проведении опыта, связанного с атмосферным давлением. С изменением атмосферного давления изменяется ртутный столб в барометре. Прикреплённая к трубке с ртутью шкала показывает данные о давлении.

Барическая ступеньПравить

Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа (гектопаскаль), называется «барической (барометрической) ступенью». Барической ступенью удобно пользоваться при решении задач, не требующих высокой точности, например, для оценки давления по известной разности высот. Считая, что атмосфера не испытывает существенного вертикального ускорения (то есть находится в квазистатическом состоянии), из основного закона статики получаем, что барическая ступень   равна:

При температуре воздуха 0 °C и давлении 1000 гПа, барическая ступень равна 8 м/гПа. Следовательно, чтобы давление уменьшилось на 1 гПа, нужно подняться на 8 метров.

С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает (в частности, на 0,4 % на каждый градус нагревания), то есть она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, обратная барической ступени, — вертикальный барический градиент, то есть изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре и давлении он равен .

• Давление Архивная копия от 20 декабря 2016 на Wayback Machine // Метеорологический словарь
• Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации Архивная копия от 2 ноября 2013 на Wayback Machine Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. N 879.
• Перышкин А. В. Измерение атмосферного давления. Опыт Отто Герике // Физика. 7 класс / Е. Н Тихонова. — 16-е изд. — М.: Дрофа, 2013. — С. 190. — 189 с.
• . Класс!ная физика. Дата обращения: 9 июня 2015. Архивировано 16 марта 2015 года.
• . pogoda.by. Дата обращения: 7 июня 2015. Архивировано 25 апреля 2015 года.
• . IUPAC. Дата обращения: 18 августа 2013. Архивировано 18 августа 2013 года.

Видеоурок: атмосферное давление

• Медиафайлы по теме Атмосферное давление на Викискладе
• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• График изменения атмосферного давления при изменении высоты

Изменчивость и влияние на погодуПравить

Атмосферное давление — очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.

1 Па = 0,0075 мм рт. ст., или 1 мм рт. ст. = 133,3 Па

Понятие атмосферного давления

Атмосферное давление – это показатели силы воздуха, с которой он давит на все находящиеся на Земле объекты.

Традиционной единицей измерения атмосферного давления являются миллиметры ртутного столба. Современными единицами измерения являются гектопаскали и миллибары.

Первым атмосферное давление измерил в 17 веке ученый из Италии Э. Торричелли. Он соорудил прибор, в котором уровень давления показывал столбик с поднимающейся ртутью. Ртуть уравновешивалась столбиком воздуха в атмосфере. Эти измерения проводились в миллиметрах ртутного столба.

Оптимальным давление считается, когда его показатели равняются 760 миллиметрам ртутного столба (1013 гектопаскалей). При больших показателях атмосферное давление считается повышенным, а при меньших – пониженным.

Давление является важным показателем атмосферы. Если случаются резкие перепады давления, то это отражается на здоровье людей.

Виды и работа

• Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
• Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
• Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
• Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на

• Пружинные.
• Сильфонные.
• Мембранные.

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.

Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

• Образцовые.
• Рабочие.

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Перечислим основные места использования приборы для измерения давления в

• Газо- и нефтедобывающей промышленности.
• Теплотехнике для контроля давления энергоносителя в трубопроводах.
• Авиационной отрасли промышленности, автомобилестроении, сервисном обслуживании самолетов и автомобилей.
• Машиностроительной отрасли при применении гидромеханических и гидродинамических узлов.
• Медицинских устройствах и приборах.
• Железнодорожном оборудовании и транспорте.
• Химической отрасли промышленности для определения давления веществ в технологических процессах.
• Местах с применением пневматических механизмов и агрегатов.

Похожие темы

Атмосферное давление изменяется несколько раз в течение суток. В утренние часы его показатели повышаются. После полуночи атмосферное давление становится ниже. Поскольку температура воздуха изменяется в разные часы и потоки воздуха перемещаются.

Зимой над материками атмосферное давление самое высокое. Так как температура воздуха низкая, а его плотность высокая. Летом наоборот. Температура высокая, а плотность воздуха низка. Поэтому атмосферное давление является минимальным.

Температура воздуха оказывает влияние на атмосферное давление и на уровне планеты. Земля прогревается неодинаково. На одних территориях тепла больше, чем на других. Поэтому атмосферное давление распределяется по планете зонально.

На экваторе самое низкое давление. Так как эта часть планеты прогревается лучше всего. На полюсах атмосферное давление высокое, поскольку холодный воздух опускается.

В течение года полушария Земли тоже прогреваются неодинаково. Что приводит к смещению поясов низкого и высокого давления. Летом пояса сдвигаются в северном направлении, а зимой — в южном.

Влияние атмосферного давления на погоду

Атмосферное давление по Земле распределяется неравномерно. Ведь воздух постоянно движется и создает барические вихри.

В Северном полушарии воздух вращается по часовой стрелке. Образуются нисходящие воздушные потоки. Их называют антициклонами. Перемещаясь, антициклоны приносят на территорию ясную или малооблачную погоду. При такой погоде нет ни дождя, ни ветра.

Когда воздух вращается против часовой стрелки, то создаются восходящие вихри. Они создают циклоны. Циклоны приносят сильные осадки, грозы, шквальные ветра.

В Южном полушарии циклоны движутся в противоположном направлении – по часовой стрелке. А антициклоны – против часовой.

ЛитератураПравить

• Хргиан А. Х. Физика атмосферы. — 2 изд. — М., 1958.
• Бургесс Э. К границам пространства, пер. с англ.. — М.: Изд. иностранной литературы, 1957. — 223 с.