ضغط جوي
رسم بياني يوضح تغيير الضغط الجوي خلال اليوم في شمال ألمانيا. المحور الرأسي يبين التغير (بالهيكتو باسكال).
المناطق ذات الضغط الجوي المنخفض لها كتلة غلاف جوي أقل، بينما المناطق ذات الضغط الجوي المرتفع لها كتلة غلاف جوي أكثر من غيرها.
كلما زاد الارتفاع عن سطح الأرض كلما قل الضغط الجوي والعكس صحيح.
يتكون الضغط الجوي المنخفض عندما ترتفع درجة الحرارة وذلك يؤدي الى تسارع جزيئات الهواء وابتعادها عن بعضها ، ويتكون الضغط الجوي المرتفع عندما تنخفض درجة الحرارة وذلك يؤدي الى بطئ جزيئات الهواء واقترابها عن بعضها .
- يبلغ وزن متر مربع من عمود الهواء عند سطح البحر وارتفاعه سُمك الغلاف الجوي 10 طن تقريبا.
محتويات
- 1 الضغط الجوي القياسي
- 2 الضغط الجوي عند سطح البحر
- 3 اختلاف الضغط الجوي عند اختلاف الارتفاع عن سطح الأرض
- 4 وحدات الضغط
- 5 تأثير الارتفاع على الإنسان
- 6 تغير الضغط الجوي بالارتفاع
- 7 نقطة غليان الماء
- 8 وصلات خارجية
- 9 تجارب
الضغط الجوي القياسي
يبلغ الضغط الجوي 760 ميلليمتر زئبق = 325 101 باسكال = 1.013 بار- أي أن وزن عمود من الزئبق مساحة مقطعه 1 سنتيمتر مربع وارتفاعه 760 ملليمتر. وهذا يعادل وزن عمود الهواء الواقع على 1 سنتيمتر مربع وارتفاعه ارتفاع الغلاف الجوي للأرض.
- فإذا كانت كثافة الزئبق 13.53 جرام/ سنتيمتر مكعب، فيمكن حساب الضغط الجوي كالآتي:
وأذا أردنا حساب وزن عمود الهواء من الغلاف الجوي الواقع على 1 متر مربع، نحصل على:
وزن عمود الهواء على المتر المربع = 1.028 كيلوجرام × 10000 سنتيمتر مربع = 10280 كيلوجرام/ متر مربع.
أي أكثر من 10 طن على المتر المربع.
الضغط الجوي عند سطح البحر
يتم قياسه على مستوى سطح البحر، وهو ما يتم بالعادة ذكره في نشرات الطقس على الإذاعة والتلفزيون والصحف والانترنت.و يستعمل علم المناخ الضغط عند سطح البحر من أجل تحديد وتصنيف مراكز الضغط الجوي على الكرة الأرضية. فنجده يعرف مجموعة من مراكز الضغط الجوي التي تهيمن على مناخ وطقس مناطق واسعة من الكرة الأرضية. وهي مصنفة إلى نوعين : المرتفعات الجوية والمنخفضات الجوية. فمن بين هذه المرتفعات بالنصف الشمالي من الكرة الأرضية، نجد مرتفع الآصور ومرتفع سيبيريا. ومن أهم المنخفضات الجوية للنصف الشمالي للكرة الأرضية نذكر منخفض إيسلاندا.
اختلاف الضغط الجوي عند اختلاف الارتفاع عن سطح الأرض
يختلف الضغط الجوي عند سطح الأرض ارتفاعاً إلى طبقة الميزوسفير. على الرغم من تغير الضغط الجوي بتغير حالة الطقس, قامت ناسا بوضع متوسط حسابي لجميع الحالات ولجميع المناطق على مرور السنين. ويمكن ايجاد الضغط الجوي من خلال معادلة تصف علاقة الارتفاع بالضغط الجوي ,كلما زاد الارتفاع عن سطح الأرض قل الضغط الجوي [1] مع الأخذ بالاعتبار تأثير الحرارة والرطوبة على دقة النتيجة. على ارتفاع منخفض عن سطح البحر, ينخفض الضغط الجوي بمقدار cca 1.2 kPa لكل 100 مترللأرتفاعات ضمن طبقة التروبوسفير نستطيع ايجاد قمية الضغط الجوي p بالنسبة للأرتفاع h من خلال معادلة الصيغة البارومترية
| Parameter | الوصف | القيمة |
|---|---|---|
| p0 | الضغط الجوي القياسي عند سطح البحر | 101325 Pa |
| L | temperature lapse rate | 0.0065 K/m |
| T0 | درجة الحرارة القياسية عند سطح البحر | 288.15 K |
| g | تسارع الجاذبية الأرضية عند سطح الأرض | 9.80665 m/s2 |
| M | molar mass of dry air | 0.0289644 kg/mol |
| R | ثابت الغازات العام | 8.31447 J/(mol•K) |
وحدات الضغط
باسكال (Pa) |
بار (bar) |
ضغط جوي تقني (at) |
ضغط جوي (atm) |
ميلليمتر زئبق (Torr) |
باوند ثقلي في البوصة المربعة (psi) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 باسكال | ≡ 1 نيوتن/م2 | 10−5 | 1.0197×10−5 | 9.8692×10−6 | 7.5006×10−3 | 145.04×10−6 |
| 1 بار | 100,000 | ≡ 106 داين/سم2 | 1.0197 | 0.98692 | 750.06 | 14.5037744 |
| 1 ضغط جوي تقني | 98,066.5 | 0.980665 | ≡ 1 كجم ق/سم2 | 0.96784 | 735.56 | 14.223 |
| 1 ضغط جوي | 101,325 | 1.01325 | 1.0332 | ≡ 1 ضغط جوي | 760 | 14.696 |
| 1 ميلليمتر زئبق | 133.322 | 1.3332×10−3 | 1.3595×10−3 | 1.3158×10−3 | 1ميلليمتر زئبق=1Torr | 19.337×10−3 |
| 1 باوند ثقلي في البوصة المربعة | 6,894.76 | 68.948×10−3 | 70.307×10−3 | 68.046×10−3 | 51.715 | ≡ 1 psi |
- 1 باسكال ≡ 1 نيوتن/م2 ≡ 1 جول/م3 ≡ 1 كجم/(م1·ثانية2)≡ 10−5 بار ≡ 10.197×10−6 ضغط جوي ≡ 9.8692×10−6 ضغط جوي تقني
تأثير الارتفاع على الإنسان
يقل الضغط الجوي بالارتفاع عن سطح الأرض وبالتالي يقل الأكسجين في الجو مما يكون له تأثير على الكائنات الحية التي تتنفس الهواء، وتحتاج الأكسجين في تنفسها. وتأثير الارتفاع على الإنسان يجري كالآتي:- ارتفاع 2400 متر : هذا يعادل الضغط داخل طائرات الركاب، ولا يكون له تأثير
- ارتفاع 2500 متر : يبدأ بعض الناس الحساسون بالشعور بالدوار.
- ارتفاع 3500 متر : يشعر نحو ثلث الناس الغير معتادين على ذلك بالشعور بالدوخان والتعب.
- ارتفاع 4000 متر : يشعر 95% من غير المعتادين بالدوخان والتعب.
- ارتفاع 5500 متر : يستطيع بعض الناس العيش على هذا الارتفاع. وتبلغ كمية الأكسجين على هذا الارتفاع نحو نصف كميته عند سطح البحر.
- ارتفاع 7500 متر : هنا تبدأ المنطقة القاتلة : متسلقي الجبال لا يستطيعون البقاء على ذلك العلو أكثر من يوم بدون أنابيب الأكسجين.
- ارتفاع 8848 متر : أعلى نقطة على سطح الأرض، وهى قمة جبل إفرست. لا تستطيع البقاء على ذلك العلو من دون أنابيب الأكسجين
- ارتفاع 12192 متر : متوسط ارتفاع مستوى الطيران للطائرات التجارية.وهنا يتم امداد كبينة الطائرة بالهواء المضغوط من الخارج مع ضبط درجة حرارته.
تغير الضغط الجوي بالارتفاع
زجاجة من البلاستيك أغلقت فارغة على ارتفاع 2000 متر، ليصبح ضغط الهواء
الموجود داخل الزجاجة منخفض، وتـُرى قد اصابها الاضمرار عند عودتها إلى سطح
البحر وذلك لزيادة الضغط الجوي المحيط بالزجاجة
| جزء من 1 atm | متوسط الارتفاع | |
|---|---|---|
| (متر) | (قدم) | |
| 1 | 0 | 0 |
| 1/2 | 5,486 | 18,000 |
| 1/3 | 8,376 | 27,480 |
| 1/10 | 16,132 | 52,926 |
| 1/100 | 30,901 | 101,381 |
| 1/1000 | 48,467 | 159,013 |
| 1/10000 | 69,464 | 227,899 |
| 1/100000 | 86,282 | 283,076 |
نقطة غليان الماء
الماء يغلى
ويمكن تحديد ذلك عن طريق معرفة نقطة غليان الماء على ذلك الارتفاع. وقد استخدمت تلك الطريقة خلال القرن التاسع عشر عن طريق الرحالة والمستكشفين لتحديد ارتفاع المناطق التي كانوا يزورونها.[4]
0 تعليقات