Mehanika tlaka zraka

Tlak zraka, atmosferski tlak ili barometarski tlak je tlak na površini težine an zračna masa (i njegove molekule) iznad njega.

Tlak zraka je težak koncept. Kako nešto nevidljivo može imati masu i težinu? Zrak ima masu jer je sastavljen od a mješavina plinova koji imaju masu. Dodajte težinu svih ovih plinova koji sačinjavaju suhi zrak (kisik, dušik, ugljični dioksid, vodik i drugi) i dobit ćete težinu suhog zraka.

Molekulska masa ili molarna masa suhog zraka je 28,97 grama po molu. Iako to nije mnogo, tipičnu se zračnu masu sastoji od nevjerojatno velikog broja molekula zraka. Kao takvo, možete početi uvidjeti kako zrak može imati veliku težinu kada se mase svih molekula zbroje.

Pa koja je veza između molekula i tlaka zraka? Ako se broj molekula zraka iznad nekog područja poveća, postoji više molekula koje vrše pritisak na to područje i njegov ukupni atmosferski tlak raste. To je ono što mi zovemo visokotlačni. Isto tako, ako ima manje molekula zraka iznad nekog područja, atmosferski tlak se smanjuje. To je poznato kao niski pritisak.

Tlak zraka nije ujednačen na cijeloj Zemlji. Kreće se od 980 do 1050 milibara i mijenja se s visinom. Što je veća visina, niži je tlak zraka. To je zato što se broj molekula zraka smanjuje na većim visinama, smanjujući na taj način gustoća zraka i tlaka zraka. Tlak zraka najviši je na razini mora, gdje je gustoća zraka najveća.

Postoji pet osnova o tlaku zraka:

• Povećava se kako se gustoća zraka povećava, a smanjuje se i gustoća zraka.
• Povećava se s porastom temperature i spuštanjem temperature.
• Povećava se na nižim nadmorskim visinama i smanjuje se na većim visinama.
• Zrak prelazi s visokog na niski.
• Tlak zraka mjeri se vremenskim instrumentom poznatim kao a barometar. (To je i razlog zašto se ponekad naziva i "barometrijski pritisak.")

barometar koristi se za mjerenje atmosferskog tlaka u jedinicama zvanim atmosfera ili milibar. Najstarija vrsta barometra je živin barometer. Ovaj instrument mjeri živu dok se diže ili spušta u staklenu cijev barometra. Budući da je atmosferski tlak u osnovi težina zraka u atmosfera iznad rezervoara, razina žive u barometru nastavit će se mijenjati sve dok masa žive u staklenoj cijevi ne bude točno jednaka težini zraka iznad rezervoara. Nakon što su se dva prestala kretati i uravnoteženi, tlak se bilježi "očitanjem" vrijednosti na visini žive u okomitom stupcu.

Ako je masa žive manja od atmosferskog tlaka, razina žive u staklenoj cijevi će porasti (visoki tlak). U područjima pod visokim pritiskom zrak se spušta prema površini zemlje brže nego što može iscuriti u okolna područja. Kako se broj molekula zraka iznad površine povećava, na toj površini postoji više molekula. S povećanom težinom zraka iznad rezervoara, razina žive raste na višu razinu.

Ako je masa žive veća od atmosferskog tlaka, razina žive će pasti (nizak tlak). U područja niskog tlaka, zrak se brže udaljava od površine Zemlje nego što ga može zamijeniti zrak koji dopire iz okolnih područja. Budući da se broj molekula zraka iznad područja smanjuje, sve je manje molekula za vršenje sile na toj površini. Sa smanjenom težinom zraka iznad rezervoara, razina žive pada na nižu razinu.

Ostale vrste barometra uključuju aneroidne i digitalne barometre. Aneroidni barometri ne sadrže živu ili bilo koju drugu tekućinu, ali imaju zatvorenu i nepropusnu metalnu komoru. Komora se širi ili skuplja kao odgovor na promjene tlaka, a pokazatelj očitavanja tlaka koristi se pokazivač na kotaču. Moderni barometri su digitalni i mogu točno i brzo izmjeriti atmosferski tlak. Ovi elektronički instrumenti prikazuju trenutna očitanja atmosferskog tlaka preko zaslona.

Atmosferski tlak utječe dnevnim zagrijavanjem od sunca. To zagrijavanje ne odvija se ravnomjerno po cijeloj Zemlji jer se neka područja zagrijavaju više od drugih. Kako se zrak zagrijava, on se podiže i može rezultirati sustavom niskog tlaka.

Tlak u sredini a sustav niskog tlaka niži je od zraka u okolini. Vjetrovi pušu prema području niskog tlaka izazivajući zrak u atmosferi. Vodena para u uzlaznom zraku kondenzira tvoreći oblake i, u mnogim slučajevima, oborine. Zbog Coriolisov efekt, rezultat rotacije Zemlje, vjetrovi u sustavu niskog tlaka kruže suprotno od kazaljke na satu u Sjevernoj hemisferi i u smjeru kazaljke na satu u Južnoj hemisferi. Sustavi niskog tlaka mogu proizvesti nestabilno vrijeme i oluje poput cikloni, uragani i tajfuni. Kao općenito pravilo, padovi imaju tlak od oko 1000 milibara (29,54 inča žive). Od 2016. godine, najniži pritisak ikad zabilježen na Zemlji bio je 870 mb (25,69 inHg) u oku Tajfuna Tip iznad Tihog oceana 12. listopada 1979.

U sustavi visokog tlaka, zrak u sredini sustava je pod većim pritiskom od zraka u okruženju. Zrak u ovom sustavu tone i puše pod visokim tlakom. Taj silazni zrak smanjuje vodenu paru i stvaranje oblaka što rezultira laganim vjetrovima i stabilnim vremenskim uvjetima. Protok zraka u visokotlačnom sustavu suprotan je protoku sustava kod niskog tlaka. Zrak cirkulira u smjeru kazaljke na satu u sjevernoj hemisferi, a u južnoj hemisferi suprotno od smjera kazaljke na satu.

Članak uredio Regina Bailey

• Britannica, urednici enciklopedije. "Atmosferski pritisak." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5. ožujka. 2018, www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• National Geographic Society. "Barometar." National Geographic Society, 9. okt. 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• "Vrhovi i padovi zračnog tlaka." Sigurnost za zimske vremenske uvjete | UCAR Centar za naučno obrazovanje, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-tlak.