Công thức tính áp suất khí quyển là gì? Áp lực và Áp suất

Áp suất khí quyển là áp suất trên trái đất gây ra bởi trọng lượng của không khí phía trên chúng ta. Định nghĩa đó nghe có vẻ khá đơn giản, nhưng dù sao đi nữa, hãy nhìn sâu hơn vào chủ đề này qua bài viết sau.

Công thức tính áp suất khí quyển
Công thức tính áp suất khí quyển là gì?

Áp lực là gì?

Để bắt đầu, áp lực là gì? Áp suất được định nghĩa là  lực trên một khu vực (p = F / A) , có nghĩa là áp lực là một lượng lực nhất định ảnh hưởng đến một khu vực. International SI định nghĩa đơn vị cơ sở cho áp suất là Pascal, trong đó 1 Pascal bằng 1 Newton trên một mét vuông (N / m2).

Cho dù chúng ta có nghĩ hay không, nhiều đơn vị áp suất thường được sử dụng chỉ ra lực và diện tích trong tên của chúng. Ví dụ,  psi  là pound-lực trên một inch vuông, hoặc kgf / cm 2  là kilogam lực trên mỗi cm vuông. Tuy nhiên, hầu hết các đơn vị áp lực không bao gồm nguyên tắc này ngay trong tên của họ.

Áp suất tuyệt đối

Áp suất khí quyển là một  loại áp suất tuyệt đối . Khi đo áp suất tuyệt đối, áp suất đo được so sánh với chân không hoàn hảo (tuyệt đối), nơi không còn phân tử không khí và do đó không có áp suất.

Trong so sánh,  áp suất đo chung được gọi là áp suất khí quyển/áp suất khí quyển hiện tại.

Công thức tính áp suất khí quyển
Công thức tính áp suất khí quyển

Công thức tính áp suất khí quyển

Như đã đề cập, áp suất không khí là  áp lực gây ra bởi trọng lượng của không khí trên chúng ta . Bầu khí quyển của trái đất phía trên chúng ta chứa không khí, và mặc dù nó tương đối nhẹ, có phần lớn của nó, nó bắt đầu có trọng lượng khi trọng lực kéo các phân tử không khí.

Áp suất khí quyển được xác định bởi công thức:

P=F/S

Trong đó:

  • P: là kí hiệu của áp suất khí quyển (N/m2), (Pa), (Psi), (Bar),(mmHg)
  • F: là kí hiệu lực tác động lên trên bề mặt ép (N)
  • S: là kí hiệu của diện tích của bề mặt bị ép (m2)

Quy đổi các đơn vị đo của áp suất:

1Pa = 760 mmHg = 1 N/m2

1mmHg = 133,322 N/m2

1Pa = 10-5 Bar

Không khí xung quanh chúng ta, bao gồm khoảng 78% nitơ, 21% oxy, dưới 1% argon và một lượng nhỏ các loại khí khác. Không khí trở nên loãng hơn khi chúng ta đi lên cao hơn vì có ít phân tử hơn.

Công thức tính áp suất khí quyển
Công thức tính áp suất khí quyển

Khoảng 75% khối lượng của khí quyển ở dưới độ cao khoảng 11 km (6.8 dặm, 36.000 feet) lớp dày trên bề mặt trái đất. Ranh giới mà nơi bầu không khí biến thành không gian bên ngoài thường được coi là khoảng 100 km (62 dặm) trên bề mặt trái đất.

Chúng ta có thể minh họa cột không khí phía trên chúng ta, bị trọng lực kéo, gây ra áp suất khí quyển với hình dưới đây:

Các  áp suất không khí không đáng kể  trên trái đất được thống nhất là  101,325 kPa tuyệt đối  (1013,25 mbar tuyệt đối hay 14,696 psi tuyệt đối) có nghĩa là có khoảng 1,03 kg-lực mỗi mỗi centimet vuông (14,7 lực lượng bảng Anh mỗi mỗi inch vuông) thường trên bề mặt trái đất gây ra bằng trọng lượng của không khí.

Trong thực tế, áp suất khí quyển rất hiếm khi chính xác là giá trị danh nghĩa đó, vì nó luôn thay đổi và thay đổi ở các vị trí khác nhau.

Áp suất khí quyển phụ thuộc vào một số thứ như  điều kiện thời tiết và độ cao .

Ví dụ về thời tiết : trong một ngày mưa, áp suất khí quyển thấp hơn so với ngày nắng.

Áp suất khí quyển cũng thay đổi dựa trên độ cao . Bạn càng cao, áp suất khí quyển càng nhỏ, điều này có ý nghĩa bởi vì khi bạn di chuyển lên độ cao lớn hơn, sẽ có ít không khí hơn trên đầu bạn. Không khí ở độ cao cao hơn cũng chứa ít phân tử hơn, làm cho nó nhẹ hơn so với độ cao thấp hơn. Trọng lực cũng giảm ở những độ cao này. Do những lý do này, áp suất khí quyển nhỏ hơn ở độ cao cao hơn.

Trên thực tế, bạn có thể sử dụng máy  đo áp suất khí quyển để đo độ cao của mình, đó là cách máy bay có thể đo chiều cao của chúng. Áp lực giảm khi bạn tăng cao hơn, dù sao nó cũng không giảm chính xác.

Khi bạn đi lên vũ trụ, không có áp lực, và đó là một khoảng trống hoàn hảo không còn phân tử không khí.

Các hình ảnh dưới đây minh họa cách áp suất khí quyển thay đổi khi độ cao thay đổi. Đầu tiên với kPa so với mét, thứ hai với Psi so với feet.

Công thức tính áp suất khí quyển
Công thức tính áp suất khí quyển

Đơn vị áp suất khí quyển (khí quyển)

Có một vài đơn vị áp suất đã được tạo ra đặc biệt để đo áp suất khí quyển.

Một trong những đơn vị này là  khí quyển tiêu chuẩn  (atm) bằng 101325 Pascal. Ngoài ra còn có một đơn vị gọi là  bầu không khí kỹ thuật  (at) không hoàn toàn giống với atm (1 at = 0,968 atm).

Torr  cũng được sử dụng để đo áp suất khí quyển, ban đầu bằng milimet thủy ngân, nhưng sau đó nó được định nghĩa là hơi khác nhau. Một số đơn vị SI cũng được sử dụng như hPa (haopascal), kPa (kilo pascal) hoặc mbar (millibar).

Điều quan trọng cần nhớ là chúng ta luôn nói về áp suất tuyệt đối khi chúng ta nói về áp suất khí quyển.

Một số lưu ý trong thực tế

Chúng ta có thể dễ dàng cảm thấy áp suất khí quyển thay đổi khi chúng ta đi trên máy bay. Mặc dù có áp suất được tạo ra bên trong máy bay, áp lực vẫn giảm khi máy bay lên cao hơn. Bạn đặc biệt có thể cảm thấy áp lực ngày càng tăng trong tai khi máy bay bắt đầu hạ cánh và đến độ cao thấp hơn. Sự thay đổi nhanh đến mức đôi tai của bạn không phải lúc nào cũng ổn định đủ nhanh.

Bạn cũng có thể nhận thấy làm thế nào một cốc sữa chua có phần bị sưng khi bạn lên không trung. Chiếc cốc phồng lên vì nó được niêm phong trên mặt đất ở áp suất khí quyển bình thường. Khi máy bay bay lên, áp suất bên trong cabin máy bay giảm xuống, gây ra sưng khi áp suất bên trong cốc cao hơn.

Một số người có thể cảm thấy sự thay đổi áp suất khí quyển trong cơ thể họ; trải qua đau đầu hoặc đau ở khớp của họ.

Author: admin

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *