АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА

Раздел I. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Тема 1. Д А В Л Е Н И Е

Снутри жидкостей и газов всюду действуют силы давления.

Давление – физическая величина, равная отношению силы, действующей нормально поверхности, к площади этой поверхности. Если на поверхность действует постоянная сила (F=const), то для давления имеем последующее математическое выражение:

В общем случае АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА, когда на поверхность действует переменная сила (F≠const), формула воспринимает дифференциальный вид:

,

где: F – сила (измеряется в Ньютонах [Н]),

S – площадь поверхности (измеряется в кв.метрах[м2]),

р – давление.

Давление является скалярной величиной. Его единица измерения в СИ:

[р]=Н/м2=Паскаль(Па).

В технике нередко употребляют АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА единицы давления, не входящую в СИ:

· Бар: 1бар = 105 Па;

· техно атмосфера: 1ат = 0,980665·105 Па = 0,98 бар;

· физическая атмосфера: 1атм = 1,01325·105 Па = 1,01 бар;

· мм ртутного столба: 1мм рт.ст. = атм.

ДАВЛЕНИЕ В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ

В водянистых и газообразных средах при всех критериях производятся последующие закономерности:

1. Закон Дальтона.

Формулировка:

Даление консистенции газов равно АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА сумме парциальных давлений компонент этой консистенции:

Парциальное давление - это давление раздельно взятой составляющие консистенции газов (либо жидкостей)

2. Закон Паскаля.

Этот законформулируется последующим образом:

Давление, производимое на покоящуюся жидкость либо газ, передается в всякую точку воды либо газа идиентично по всем фронтам.

Закон назван в честь французского учёного Блеза Паскаля. На базе АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА закона Паскаля работают разные гидравлические устройства: тормозные системы, прессы и др.

Данный закон является прямым следствием отсутствия сил трения покоя в жидкостях и газах.

3. Давление столба воды либо газа.

В каждой воды либо газе существует давление, обусловленное их своим весом. Математическое описание зависимости давления p от высоты АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА столба h воды либо газа вам понятно из школьного курса физики:

p=ρgh,

где ρ – плотность вещества,

g=9,8м/с2 – ускорение свободного падения,

h – высота столба воды либо газа.

По мере конфигурации высоты столба будет изменяться и это изменение давления описывается дифференциальной формулой:

dp=ρgdh,

где dр – изменение давления,

dh – изменение высоты АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА столба воды либо газа.

АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА

Свой вес столба воздуха делает так называемое атмосферное давление, которое действует на все тела, находящиеся в границах Земли и ее атмосферы. Атмосферное давление обосновано весом выше лежащих слоев воздуха. Разумеется, что оно будет изменяться зависимо от высоты над поверхностью Земли: давление АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА на верхушке горы априори меньше, чем давление на уровне моря.

Поблизости земной поверхности при подъеме на каждые 8 м атмосферное давление падает на 100 Па = 1 мбар.

Из последней формулы методом математических преобразований следует формула зависимости атмосферного давления от высоты на уровнем моря.

Для облегченного варианта, когда температура воздуха постоянна, зависимость атмосферного давления от АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА высоты над поверхностью Земли описывается так именуемой барометрической формулой:

(Т= const)

где р – давление на высоте h,

ро – давление на уровне моря (h=0),

М – молярная масса газа (для воздуха М=0,029 кг/моль)

h – высота, на которой измеряется атмосферное давление,

R – универсальная газовая неизменная (R=8,31 Дж/(моль·К АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА)),

T – температура (по шкале Кельвина, ОºК= ─273,15…ºС),

е – экспонента (е = 2,71828).

Данная экспоненциальная зависимость описывается графиком, изображенном на рисунке:

р

р0

0 h

Для свойства атмосферного давления, обычно, употребляют единицы измерения, не входящие в СИ: мм ртутного столба (мм рт. ст.) и физическая атмосфера (атм).

● На уровне моря среднегодовое АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА атмосферное давление составляет

рн=1,01325·105 Па = 760 мм рт. ст. = 1 атм (при среднегодовой температуре 15ºС) –

это значение считается обычным атмосферным давлением;

● Атмосферное давление находится в зависимости от места измерения, температуры воздуха и погоды;

● Многие устройства действуют только благодаря наличию атмосферного давления

(пипетки, поршневые вакуумные и нагнетательные насосы, центробежные насосы);

● Различие атмосферного давления в АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА различных местах атмосферы почти во всем определяют

появление разных метеорологических явлений.

А Н Т И Ц И К Л О Н

Антициклон — это атмосферная масса, вихревое движение воздуха с высокимдавлением в центре, по часовой стрелке — в Северном полушарии, против часовой стрелки — в Южном. Отличительной особенностью антициклонов является строго определённое направление ветра. Ветер АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА ориентирован от центра к периферии антициклона, другими словами в направлении понижения давления воздуха. Другой составляющей ветров в антициклоне является воздействие силы Кориолиса, обусловленной вращением Земли. В Северном полушарии это приводит к повороту передвигающегося потока на право. В Южном полушарии, соответственно, на лево. Вот поэтому ветер в антициклонах АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА Северного полушария движется по направлению движения часовой стрелки, а в Южном — напротив. Для циклонов типично оборотное направление ветров. В низком антициклоне, прохладном, изобары остаются замкнутыми исключительно в самых нижних километрах, а в средней тропосфере завышенное давление вообщем не находится; может быть также наличие над таким антициклоном высотного циклона. Высочайший антициклон тёплый АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА и сохраняет замкнутые изобары с антициклонической циркуляцией даже в верхней тропосфере. Время от времени антициклон бывает многоцентровым.

Антициклоны добиваются размера несколько тыщ км в поперечнике. В центре антициклона давление обычно 1020—1030 гПа, но может достигать 1070—1080 гПа. Как и циклоны, антициклоны передвигаются в направлении общего переноса воздуха в тропосфере, другими словами АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА с запада на восток, отклоняясь при всем этом к низким широтам. Средняя скорость перемещения антициклона составляет около 30 км/ч в Северном полушарии и около 40 км/ч в Южном, но часто антициклон навечно воспринимает неподвижное состояние.

Признаки антициклона: устойчивая и умеренная погода, которая держится некоторое количество дней. В летний период АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА антициклон приносит горячую, малооблачную погоду. В зимний период характеризуется морозной погодой и туманами.

Принципиальной особенностью антициклонов является образование их на определённых участках. А именно, над ледовыми полями формируются антициклоны. И чем сильнее ледовый покров, тем посильнее выражен антициклон; вот поэтому антициклон над Антарктидой очень мощнейший, а над Гренландией маломощный, над АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА Арктикой — средний по выраженности. Массивные антициклоны также развиваются в тропическом поясе.

Увлекательным примером резких конфигураций в формировании разных воздушных масс служит Евразия. В летнее время над её центральными районами формируется область низкого давления, куда засасывается воздух с примыкающих океанов. В особенности очень это проявляется в Южной и Восточной Азии АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА: нескончаемая череда циклонов несет мокроватый тёплый воздух вглубь континента. Зимой ситуация резко изменяется: над центром Евразии формируется область высочайшего давления — Азиатский максимум, прохладные и сухие ветры из центра которого (Монголия, Тыва, Юг Сибири), расходящиеся по часовой стрелке, разносят холод прямо до восточных окраин континента и вызывают АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА ясную, морозную, фактически бесснежную погоду на Далеком Востоке, в Северном Китае. В западном направлении антициклоны оказывают влияние наименее активно. Резкие понижения температуры вероятны только, если центр антициклона переместится к западу от точки наблюдения, так как ветер меняет направление с южного на северный. Подобные процессы нередко наблюдаются на Восточно-Европейской равнине.

Ц АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА И К Л О Н

Цикло́н (от др.-греч. κυκλῶν — «вращающийся») — атмосферный вихрь большого (от сотен до нескольких тыщ км) поперечника с пониженным давлением воздуха в центре.

Циклон Катрина. 26 марта 2006 года.

Воздух в циклоне циркулирует против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном. Не считая того АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА, в воздушных слоях на высоте от земной поверхности до нескольких сот метров, ветер имеет слагаемое, направленное к центру циклона, по барическому градиенту (в сторону убывания давления). Величина слагаемого миниатюризируется с высотой.

Движение воздуха (пунктирные

стрелки) и изобары (непрерывны

е полосы) в циклоне в северном полушарии.

Циклон — не просто противоположность антициклону АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА, у их различается механизм появления. Циклоны повсевременно и естественным образом возникают из-за вращения Земли, благодаря силе Кориолиса. Следствием аксиомы Брауэра о недвижной точке является наличие в атмосфере как минимум 1-го циклона либо антициклона.

Схематическое изображение процесса

образования циклонов из-за вращения

Земли

Различают два главных вида циклонов — внетропические и тропические. 1-ые образуются в АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА умеренных либо полярных широтах и имеют поперечник от тыщи км сначала развития, и до нескольких тыщ в случае так именуемого центрального циклона. Посреди внетропических циклонов выделяют южные циклоны, образующиеся на южной границе умеренных широт (средиземноморские, балканские, черноморские, южнокаспийские и т. д.) и смещающиеся на север и северо-восток. Южные АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА циклоны владеют колоссальными припасами энергии; конкретно с южными циклонами в средней полосе Рф и СНГ связаны более сильные осадки, ветры, грозы, шквалы и другие явления погоды.

Тропические циклоны образуются в тропических широтах и имеют наименьшие размеры (сотки, изредка — более тыщи км), но бо́льшие барические градиенты и скорости ветра АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА, доходящие до штормовых. Для таких циклонов характерен также т.н. «глаз бури» — центральная область поперечником 20—30 км с относительно ясной и безветреной погодой. Тропические циклоны могут в процессе собственного развития преобразовываться во внетропические. Ниже 8—10° северной и южной широты циклоны появляются очень изредка, а в конкретной близости от экватора — не АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА появляются совсем.

Циклоны появляются не только лишь в атмосфере Земли, да и в атмосферах других планет. К примеру, в атмосфере Юпитера уже многие годы наблюдается так называемое Огромное красноватое пятно, которое является, по всей видимости, долгоживущим антициклоном. Но циклоны в атмосферах других планет исследованы недостаточно.


atele-scenicheskogo-iskusstva-10-glava.html
atele-scenicheskogo-iskusstva-16-glava.html
atele-scenicheskogo-iskusstva-4-glava.html