Атмосферное давление на различных высотах кратко
Обновлено: 06.07.2024
Кроме ртутного барометра, существует ещё и барометр-анероид (греч. - безжидкостный. Его так называют потому, что он не содержит ртути). Это металлический барометр, по форме напоминающий часы только с одной стрелкой.
Строение барометра-анероида
Его механизм довольно прост. Он состоит из металлический коробочки с гофрированными краями, из которой выкачан воздух. Чтобы атмосферное давление эту коробочку не раздавило, ей крышка оттягивается пружиной вверх. При уменьшении атмосферного давления, пружина выпрямляет крышку, а при увеличении крышка прогибается вниз и оттягивает пружину.
С помощью придаточного механизма к пружинке подключена стрелка-указатель, которая передвигается вправо или влево при изменении давления. Под стрелкой прикреплена шкала, деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Следовательно, если стрелка указывает на цифру 750, значит атмосферное давление сейчас равняется 750 мм рт. ст.
Атмосферное давление измеряется, так же для того, чтобы предсказать погоду на ближайшие дни. Барометр в метеорологическом деле - незаменимая вещь.
Атмосферное давление на различных высотах
В жидкости давление зависит от плотности жидкости и от высоты столба. Так же мы знаем, что жидкость малосжимаема. Из этого следует, что на всех глубинах плотность жидкости практически одинакова и давление зависит только от высоты.
С газами всё намного сложнее, так как они сильно сжимаемы. А чем сильнее мы сожмём газ, тем больше станет его плотность, следовательно, он произведёт большее давление, так как давление газа создаётся ударами молекул о поверхность тела.
Около поверхности Земли все слои воздуха максимально сжаты слоями, которые находятся над ними. Но если мы будем подниматься, то слоёв воздуха, которые сжимают тот, где мы находимся, будет всё меньше и меньше, следовательно, плотность воздуха будет уменьшаться и давление из-за этого будет уменьшаться.
Если в небо запустили воздушный шар, то с высотой, давление воздуха на поверхность шара будет всё уменьшаться и уменьшаться. Это происходит потому, что уменьшается плотность и высота столба воздуха.
Наблюдения за атмосферным давлением показывают, что среднее давление столба ртути на уровне моря при 0°С равняется 760 мм рт. ст. = 1013 гПа. Это называют нормальным атмосферным давлением.
Чем больше высота, тем меньше атмосферное давление.
В среднем, при подъёме на каждые 12 м атмосферное давление уменьшается примерно на 1 мм. рт. ст.
Если мы знаем зависимость давления от высоты, то по показаниям барометра мы можем определить, ни какой высоте над уровнем моря мы находимся. Для этого существует специальный тип барометра-анероида, который называется высотомер, который используется в авиации и при подъёмах на горы.
Мы уже знаем, как рассчитать давление в жидкости по формуле $p=\rho gh$, из которой видно, что давление зависит от ее плотности и высоты столба жидкости.
Так как жидкость мало подвержена сжатию, ее плотность на различных глубинах практически одинакова, соответсвенно, мы можем считать плотность жидкости постоянной и учитывать только изменение глубины/высоты.
Но газы, в отличие от жидкости, легко поддаются сжатию. Можно сказать, что чем сильнее газ сжат, тем больше его плотность и тем более сильное давление он производит.
Напомним, что нижние слои атмосферы наиболее плотные. Какова же величина атмосферного давления считается приемлемой и как изменение атмосферного давления влияет на нас?
Нормальное атмосферное давление
Зависимость давления воздуха от высоты намного сложнее, чем зависимость давления жидкости от высоты ее столба. Наша атмосфера неоднородна, и давление воздуха вблизи поверхности Земли максимально, поэтому, если вы полетите на воздушном шаре или вздумаете подняться в горы, давление воздуха с высотой будет только уменьшаться.
Наиболее заселенными участками Земли считаются равнины (до 500 м над уровнем моря), поэтому нам особенно важно знать величину атмосферного давления, приближенную к этим отметкам высоты над уровнем моря.
Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0℃, называется нормальным атмосферным давлением.
Рассчитаем нормальное атмосферное давление в паскалях (в прошлых уроках мы выяснили, что 1 мм рт. ст. = 133,3 Па):
$$760 \times133.3 \space Па ≈ 101308 \space Па≈1013\space гПа$$
Это давление считается нормальным, но будет ли оно таким, если подняться высоко в горы? Или на крышу небоскреба?
При подъеме на каждые 12 метров атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст., что можно с легкостью проверить с помощью барометра-анероида (или высотометра) и многоэтажного здания.
Подобные расчеты на практике помогают ориентироваться в пространстве, определять положение заданных объектов относительно уровня Мирового океана (как вы знаете, данный уровень принят как стандартный нуль для отсчета любой высоты на Земле).
Интересные факты и примеры
Давайте попробуем вместе рассмотреть интересную задачу. Высота самой высокой точки на планете, горы Эверест, составляет приблизительно 8800 метров над уровнем моря. Какого же будет атмосферное давление на вершине горы?
Дано:
$h=8800м$
$p_=760мм рт. cт.$
$∆h=12 мм рт. ст.$
Найти:
$p_1-?$
Решение:
Мы обозначили величину изменения давления с высотой как $h_1$ , так как мы знаем, что каждые 12 м давление воздуха уменьшается на 1 мм рт. ст.
Обозначим разницу давлений $∆p=p_2-p_1$, где:
$p_2$ – давление у основания горы (или $p_$ )
$p_1$ — давление на вершине горы
Рассчитаем изменение атмосферного давления ∆p по формуле
$∆p= \frac$
$∆p=\frac>≈733 мм. рт. ст.$
$p_1=p_-∆p$
$p_1=760 мм. рт. мт. — 733 мм. рт. ст. =27 мм. рт. ст.$
Ответ: 27 мм. рт. ст.
И все же люди приспосабливаются и к таким непростым условиям, например, в мире есть несколько стран (Боливия, Мексика, Перу, Эфиопия, Афганистан), в которых большинство населения проживают на высоте свыше 1000 м над уровнем моря.
В Тибете граница обитания человека превышает 5000 м над уровнем моря. Потоси, город, который ещё во времена Инков являлся крупнейшим месторождением серебра в Южной Америке, построен на высоте 4090 метров и имеет население около 160 тысяч человек. Это один из самых высокогорных городов на земном шаре.
Потоси, Боливия
Атмосферное давление — это сила, с которой атмосфера давит на единичную площадь поверхности.
Давление в каждой точке атмосферы определяется массой вышестоящего столба воздуха с основанием, равным единице.
Атмосферное давление с увеличением высоты уменьшается, так как над точкой располагается столбец воздуха с меньшей высотой и воздух начинается разряжаться.
Примерно на 12 метров подъема вверх атмосферное давление понижается на 1 мм. рт. ст. до высоты 2000 метров.
В среднем, атмосферное давление на Земле равняется 760 мм рт. ст.
Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 градусов Целься считается нормальным атмосферным давлением. 760 мм рт. ст. равняется 101 300 Па = 1013 гПа.
СЛОЖНА-А-А 🙀 Ты же знаешь, что если не разобраться в теме сейчас, то потом придется исправлять оценки. Беги на бесплатное онлайн-занятие с репетитором (подробности тут + 🎁).
Как меняется, от чего зависят показания
Как мы знаем, атмосфера — это газовая оболочка Земли и как мы тоже знаем, газы сильно сжимаемы. Если газ сильнее сжат, то плотность его будет больше, а следовательно, и давление тоже.
Слои воздуха у поверхности Земли сжаты всеми слоями воздуха. По мере подъема вверх от поверхности Земли, слабее будет сжиматься воздух, следовательно, плотность и давление будет меньше.
Чем выше местность над уровнем моря, тем атмосферное давление меньше. Чем ниже местность над уровнем моря, тем атмосферное давление больше.
В пример можно привести воздушный шарик, наполненный водородом. У поверхности Земли давление внутри шарика будет равным давлению на поверхности Земли. По мере отдаления от поверхности Земли, атмосферное давление будет меньше воздействовать на шар, так как чем выше от поверхности Земли, тем меньше плотность воздуха. В результате давление воздуха внутри шарика будет становится больше атмосферного давления, что приведет к разрыву шарика.
Примеры задач по физике для 7 класса
Высота горы Эверест равняется 8800 метров над уровнем моря. Рассчитайте атмосферное давление на вершине горы.
p 0 = 760 м м р т . с т .
Каждые 12 метров атмосферное давление понижается на 1 мм рт. ст.
∆ p = h 12 × 1 м м р т . с т .
p = p 0 - h 12 × 1 м м р т . с т .
p = 760 м м р т . с т . - 8800 м 12 × 1 м м р т . с т . = 26 , 6 м м р т . с т .
Ответ: атмосферное давление на вершине Эвереста равняется 26,6 мм рт. ст. или 3545,7 Па.
Какой высоты должен быть столб воды, чтобы уравновесить нормальное атмосферное давление?
h = 1013 г П а 9 , 8 Н к г × 1000 к г м 3 = 10 , 34 м
Ответ: высота равняется 10,34 метра.
С какой силой давит воздух на поверхность крышки ящика площадью 1,5\;м^2 ?
F = 1013 г П А × 1 , 5 м 2 = 152 к Н
Ответ: сила равна 152 кН.
Вычислить примерную высоту телевизионной башни в Останкино. Атмосферное давление у ее подножия равна 755 мм рт. ст., а на вершине равна 710 мм рт. ст.
h = ( p 0 - p ) × 12 м 1 м м р т . с т .
h = ( 755 - 710 ) × 12 м 1 м м р т . с т . = 540 м
Ответ: примерная высота башни равняется 540 метров.
Стрелка Барометра-анероида показывает давление 1013 гПа. Соответствуя этому показанию, определите какая высота столба ртути будет в трубке Торричелли, установленной вертикально.
p = 1013 г П а = 101300 П а ρ р т = 13600 к г м 3
h = p ρ р т × g = 101300 П а 13600 к г м 3 × 9 , 8 м с 2 = 0 , 76 м = 760 м м
Ответ: высота столба ртути равна 760 мм.
Молодец! Раз ты дочитал это до конца, вероятно, ты все отлично усвоил. Но если вдруг что-то еще непонятно - попробуй онлайн-занятие с репетитором (подробности тут + 🎁).
1. Почему атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты подьема над уровнем Земли?
Газы сильно сжимаемы.
Чем сильнее сжат газ, тем больше его плотность, тем большее давление он производит.
Слои воздуха у поверхности Земли сжаты всеми вышележащими слоями воздуха, находящимися над ними.
Но чем выше от поверхности слой воздуха, тем слабее он сжат, тем меньше его плотность.
Следовательно, тем меньшее давление он производит.
Воздушный шарик, наполнили водородом у поверхности Земли,
Давление газа внутри шарика и внешнего атмосферного давления уравновесились.
Шарик выпустили, он стал подниматься над Землей.
По мере подъема давление атмосферного воздуха на шар становится меньше.
Почему?
Так как высота столба воздуха над ним уменьшается
И так как с высотой уменьшается плотность воздуха.
Что в результате?
Давление воздуха внутри шарика становится больше атмосферного давления.
Воздушный шшарик раздувается.
2. Какое атмосферное давление называют нормальным?
Атмосферное давление в местностях, лежащих на уровне моря, в среднем равно 760 мм рт. ст.
Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре О °С, называется нормальным атмосферным давлением.
Нормальное атмосферное давление равно 760 мм рт.ст. = 101 300 Па = 1013 гПа.
Чем больше высота над уровнем моря, тем давление меньше.
При небольших подъемах в среднем на каждые 12 м подъема давление уменьшается на 1 мм рт. ст. (или на 1,33 гПа).
У подножия горы барометр показывает 760 мм рт. ст., а на вершине 722 мм рт. ст.
Какова примерно высота горы?
Атмосферное давление изменилось на: 760 мм рт.ст - 722 мм рт.ст. = 38 мм рт.ст
Если на каждые 12 м подъема давление уменьшается на 1 мм рт. ст., тогда: 12м х 38 = 456 м
Высота горы составляет 456 метров.
3. Как называют прибор для измерения высоты по атмосферному давлению?
По изменению показаний барометра можно определить высоту над уровнем моря.
Существуют приборы, которые называются высотомерами.
Это барометры-анероиды, имеющие измененную шкалу, по которой можно непосредственно отсчитать высоту.
Их применяют в авиации и при подъемах на горы.
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Описание презентации по отдельным слайдам:
Атмосферное давление на различных высотах
Федоров А.М. –учитель физики Кюкяйской СОШ Сунтарского улуса Республики Саха
Как измерить атмосферное давление?
Давление в жидкости зависит от плотности жидкости и высоты ее столба.
p = gρh
Для вычисления давления в газе данная формула не подходит. Давление в газе создается ударами его молекул о поверхность тела.
Зависимость давления атмосферы с высотой
p = gρh
Формула не подходит. Наблюдения показывают, что атмосферное давление в местностях, лежащих на уровне моря, в среднем равно 760 мм рт.ст.
Нормальное атмосферное давление
Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 ͦС, называется нормальным атмосферным давлением.
Нормальное атмосферное давление
Нормальное атмосферное давление равно 101300 Па= 1013 гПа.
Атмосферное давление в зависимости от высоты местности
При небольших подъемах в среднем на каждые 12 м подъема давление уменьшается на 1 мм рт.ст.
Упражнения
Почему воздушный шарик, наполненный водородом, при подъеме над Землей увеличивается в объеме?
У подножия горы барометр показывает 760 мм рт.ст., а на вершине 722 мм рт.ст. Какова примерно высота горы?
Выразите н. а. д. в гектопаскалях.
При массе 60 кг и росте 1,6 м площадь поверхности тела человека равна примерно 1,6 м². Рассчитайте силу, с которой атмосфера давит на человека( при н.а.д.).
У подножья горы атмосферное давление 760 мм рт.ст. Каково атмосферное давление на вершине горы (5 км), если известно, что каждые 12 м атмосферное давление падает на 1 мм рт. ст.?
Домашнее задание
Задание№1. Измерение атмосферного давления и силы атмосферного давления.
Измерьте с помощью барометра-анероида атмосферное давление. Измерьте размеры учебника и оконного стекла в комнате. Рассчитайте силу атмосферного давления.
Задание № 2. Зная атмосферное давление, определить на каких высотах снимали показания:
760 мм.рт.ст. высота 0м
749 мм.рт.ст. высота-
748 мм.рт.ст. высота –
660мм.рт.ст. высота –
Задание №3. Рассчитайте силу, с которой воздух давит на площадь тетради, раскрытой перед вами книги. (Отличием температуры воздуха от 0 °С и высотой над уровнем моря пренебречь.)
Читайте также: