Obsah
Vzduch je plyn, ale na účely výpočtu atmosférického tlaku by ste ho mohli považovať za tekutinu a vypočítať tlak na hladine mora pomocou výrazu pre tlak tekutiny. Tento výraz je P = ∂gh, kde ∂ je hustota vzduchu, g je zrýchlenie gravitácie a h je výška atmosféry. Tento prístup však nefunguje, pretože ani ∂ ani h nie sú konštantné. Tradičným prístupom je meranie výšky stĺpca ortuti. Ak hľadáte atmosférický tlak v určitej nadmorskej výške, môžete použiť barometrický vzorec. Jedná sa o pomerne komplexný vzťah, ktorý závisí od niekoľkých premenných, takže je ľahšie vyhľadať v tabuľke hodnotu, ktorú potrebujete.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Vedci vypočítavajú atmosférický tlak na hladine mora meraním výšky stĺpca ortuti a výpočtom tlaku, ktorý musí atmosféra vyvíjať, aby stúpol do tejto výšky.
Merkurový barometer
Ponorte sklenenú trubicu s uzavretým koncom do misky s ortuťou a nechajte všetok vzduch uniknúť. Potom skúmavku otočte zvislo s otvorom ponoreným v ortuti. Vo vnútri skúmavky je stĺpec ortuti a medzi hornou časťou stĺpca a koncom skúmavky je vákuum. Tlak vyvíjaný atmosférou na ortuť v podnose podporuje kolónu, takže výška kolóny je spôsob, ako merať atmosférický tlak. Ak je trubica delená na milimetre, výška kolóny bude približne 760 mm, v závislosti od atmosférických podmienok. Toto je definícia 1 atmosféry tlaku.
Ortuť je kvapalina, takže pomocou rovnice P = ∂gh môžete vypočítať tlak potrebný na podporu kolóny. V tejto rovnici je the hustota ortuti a h je výška stĺpca. V SI (metrických) jednotkách sa jedna atmosféra rovná 101,325 Pa (Pascals) a v britských jednotkách sa rovná 14,696 psi (libry na štvorcový palec). Torr je ďalšou jednotkou atmosférického tlaku pôvodne definovanou ako 1 mm Hg. Jeho súčasná definícia je 1 torr = 133,32 Pa. Jedna atmosféra = 760 torr.
Barometrický vzorec
Aj keď atmosférický tlak na hladine mora nemôžete odvodiť z celkovej výšky atmosféry, môžete vypočítať zmeny tlaku vzduchu z jednej výšky do druhej. Táto skutočnosť spolu s ďalšími úvahami vrátane zákona o ideálnom plyne vedie k exponenciálnemu vzťahu medzi tlakom na hladinu mora (P0) a tlak vo výške h (Phod). Tento vzťah, známy ako barometrický vzorec, je:
Phod = P0e-mgh / kT
Aj keď táto rovnica predpovedá tlaky v rôznych výškach, jej predpovede sa líšia od pozorovania. Napríklad predpovedá tlak 25 torr vo výške 30 km (19 míľ), ale pozorovaný tlak v tejto výške je iba 9,5 torr. Rozdiel je spôsobený predovšetkým skutočnosťou, že teploty sú vo vyšších nadmorských výškach chladnejšie.