| ГОСТы, СНиПы Карта сайта TehTab.ru Поиск по сайту TehTab.ru | Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация/ / Физический справочник/ / Давление и Вакуум / / Давление атмосферы на различной высоте над землей.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
TehTab.ru Реклама, сотрудничество: [email protected] | Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ст. 
ru:Атмосферное давление на разных высотах | 7 класс
Содержание
Мы уже знаем, как рассчитать давление в жидкости по формуле $p=\rho gh$, из которой видно, что давление зависит от ее плотности и высоты столба жидкости.
Так как жидкость мало подвержена сжатию, ее плотность на различных глубинах практически одинакова (рисунок 1). Соответственно, мы можем считать плотность жидкости постоянной и учитывать только изменение глубины/высоты.
Рисунок 1. Постоянство плотности жидкости и изменение плотности воздухаНо газы, в отличие от жидкости, легко поддаются сжатию. Можно сказать, что чем сильнее газ сжат, тем больше его плотность и тем более сильное давление он производит.
Напомним, что нижние слои атмосферы наиболее плотные. Какова же величина атмосферного давления считается приемлемой и как изменение атмосферного давления влияет на нас?
Уменьшение давления с увеличением высоты
Зависимость давления воздуха от высоты намного сложнее, чем зависимость давления жидкости от высоты ее столба.
Как объяснить, что атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты подъема над уровнем Земли?
Наша атмосфера неоднородна, и давление воздуха вблизи поверхности Земли максимально.
С высотой оно будет уменьшаться. Почему так происходит?
- Во-первых, при подъеме над землей высота столба воздуха над нами будет уменьшаться;
- Во-вторых, будет уменьшаться плотность воздуха.
Поэтому если вы полетите на воздушном шаре или вздумаете подняться в горы, то давление воздуха с высотой будет только уменьшаться.
{"questions":[{"content":"С увеличением высоты над землей давление воздуха будет[[choice-21]]","widgets":{"choice-21":{"type":"choice","options":["уменьшаться","увеличиваться","не изменяться"],"answer":[0]}}}]}Нормальное атмосферное давление
Наиболее заселенными участками Земли считаются равнины (до 500 м над уровнем моря), поэтому нам особенно важно знать величину атмосферного давления, приближенную к этим отметкам высоты над уровнем моря (рисунок 2).
Рисунок 2. Распределение население по высоте над уровнем моряКакое атмосферное давление называют нормальным?
Все эксперименты и опыты показали, что атмосферное давление в местах, расположенных на уровне моря, приблизительно равно 760 мм рт.
ст. Именно эту величину атмосферного давления и назвали «нормальным атмосферным давлением».
Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой $760 \space мм$ при температуре $0 \degree C$, называется нормальным атмосферным давлением.
{"questions":[{"content":"Чему равно нормальное атмосферное давление?[[choice-24]]","widgets":{"choice-24":{"type":"choice","options":["760 мм рт. ст.","750 мм рт. ст.","770 мм рт. ст.","780 мм рт. ст."],"answer":[0]}}}]}Нормальное атмосферное давление в паскалях
Рассчитаем нормальное атмосферное давление в паскалях. В прошлых уроках мы выяснили, что $1 \space мм \space рт. \space ст. = 133.3 \space Па$.
$760 \cdot 133.3 \space Па \approx 101 \space 308 \space Па \approx 1013\space гПа$.
Величина атмосферного давления в горах
Это давление считается нормальным, но будет ли оно таким, если подняться высоко в горы? Или на крышу небоскреба?
При подъеме на каждые 12 метров атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт.
ст., что можно с легкостью проверить с помощью барометра-анероида (или высотомера) и многоэтажного здания (рисунок 3).
Подобные расчеты на практике помогают ориентироваться в пространстве, определять положение заданных объектов относительно уровня Мирового океана (как вы знаете, данный уровень принят как стандартный нуль для отсчета любой высоты на Земле).
{"questions":[{"content":"Атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст. при увеличении высоты на каждые[[choice-29]]","widgets":{"choice-29":{"type":"choice","options":["12 м","52 м","100 м","10 м"],"answer":[0]}}}]}Интересные факты
Тело человека приспособлено к атмосферному давлению, но плохо переносит его понижение. При подъеме на такие высокие горы, (примерно с 4000 м, а иногда и ниже) многие люди начинают чувствовать себя плохо, появляются приступы «горной болезни»: становится трудно дышать, из ушей и носа нередко идет кровь, можно даже потерять сознание.
И все же люди приспосабливаются и к таким непростым условиям, например, в мире есть несколько стран (Боливия, Мексика, Перу, Эфиопия, Афганистан), в которых большинство населения проживают на высоте свыше 1000 м над уровнем моря.
В Тибете граница обитания человека превышает 5000 м над уровнем моря. Потоси — город, который еще во времена Инков являлся крупнейшим месторождением серебра в Южной Америке, — построен на высоте 4090 метров и имеет население около 160 тысяч человек. Это один из самых высокогорных городов на земном шаре.
Упражнения
Упражнение №1
Почему воздушный шарик, наполненный водородом, при подъеме над Землей увеличивается в объеме?
Посмотреть ответ
Скрыть
Ответ:
Изнутри на оболочку воздушного шарика оказывает давление водород. При подъеме это давление изменяться не будет. А вот давление воздуха (атмосферное давление) с подъемом шарика будет становиться меньше.
Когда шарик находится у поверхности Земли, то давление газа внутри него и атмосферное давление уравновешивают друг друга.
При подъеме атмосферное давление будет уменьшатся — равновесие нарушится. Давление водорода внутри шарика станет больше давления воздуха снаружи. Это и приведет к увеличению размеров воздушного шарика.
Упражнение №2
У подножия горы барометр показывает 760 мм рт. ст., а на вершине 722 мм рт. ст. Какова примерно высота горы?
Дано:
$p_1 = 760 \space мм \space рт. \space ст.$
$p_2 = 722 \space мм \space рт. \space ст.$
$h — ?$
Посмотреть решение ответ
Скрыть
Решение:
Сначала вычислим разницу атмосферного давления у подножия горы и на ее вершине:
$\Delta p = p_1 \space − \space p_2$,
$\Delta p = 760 \space мм \space рт. \space ст. \space − \space 722 \space мм \space рт. \space ст. = 38 \space мм \space рт. \space ст.$
Мы знаем, что атмосферное давление при подъеме на каждые $12 \space м$ уменьшается на $1 \space мм \space рт. \space ст.$ У нас же давление уменьшилось на $38 \space мм \space рт.
2 = 162 \space 092.8 \space Н \approx 162 \space кН$.
Ответ: $F \approx 162 \space кН$.
Упражнение №5
Высота самой высокой точки на планете, горы Эверест, составляет приблизительно $8800 \space м$ над уровнем моря. Какого же будет атмосферное давление на вершине горы?
Дано:
$h = 8800 \space м$
$p = 760 \space мм \space рт. \space cт.$
$p_1 — ?$
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Обозначим величину изменения давления с высотой как $h_1$. Так как мы знаем, что каждые $12 \space м$ давление воздуха уменьшается на $1 \space мм \space рт. \space ст.$ можно записать:
$h_1 = 12 \frac{м}{мм \space рт. \space ст.}$
Обозначим разницу давлений: $\Delta p = p_2 \space − \space p_1$, где:
$p_2$ — давление у основания горы (или $p$),
$p_1$ — давление на вершине горы.
Рассчитаем изменение атмосферного давления $\Delta p$ по формуле:
$\Delta p= \frac{h}{h_1}$,
$\Delta p=\frac{8800 \space м}{12 \frac{м}{мм.
\space рт. \space ст.}} \approx 733 \space мм. \space рт. \space ст.$
Искомое давление:
$p_1 = p \space − \space \Delta p$,
$p_1 = 760 \space мм. \space рт. \space ст. \space − \space 733 \space мм. \space рт. \space ст. = 27 \space мм. \space рт. \space ст.$
Ответ: $p_1 = 27 \space мм. \space рт. \space ст.$
Задание
С помощью барометра-анероида измерьте атмосферное давление на первом и последнем этажах здания школы. Определите по полученным данным расстояние между этажами.
Чтобы выполнить это задание, измерьте давление на первом этаже школы ($p_1$) и давление на последнем этаже школы ($p_2$). Значения фиксируйте в мм рт. ст.
Воспользуйтесь тем фактом, что каждые 12 метров атмосферное давление уменьшается на 1 мм.
- Найдите разницу между зафиксированными значениями давления на разных этажах:
$\Delta p = p_1 \space − \space p_2$; - Полученную разницу умножьте на 12 и вы получите значение расстояния между этажами:
$h = \Delta p \cdot 12$.
Атмосферное давление на высоте Калькулятор
Расчет высоты
из Атмосферное давлениеДавление на уровне моря PapsiatmПо умолчанию
Температура °C°F°KПо умолчанию
Атмосферное давление на высоте Papsiatm
Высота = mft.
Расчет атмосферного давления
на высотеДавление на уровне моря PapsiatmПо умолчанию
Температура °C°F°KПо умолчанию
Высота mft.
Атмосферное давление на высоте = Папсиатм
Хотите знать, какое атмосферное давление на Юпитере или Марсе? Ознакомьтесь с нашим Калькулятором межпланетного давления воздуха на высоте
Связь между высотой и давлением
Следующая таблица и график иллюстрируют взаимосвязь между высотой и давлением с использованием значений по умолчанию для давления и температуры на уровне моря. В соответствии со стандартами ISA значения по умолчанию для давления и температуры на уровне моря составляют 101 325 Па и 288 К.
| Высота над уровнем моря | Абсолютное атмосферное давление | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| футов | миль | метров | кПа | атм | фунтов на квадратный дюйм |
| -5000 | -0,95 | -1524 | 121,0 | 1,19 | 17,55 |
| -4000 | -0,76 | -1219 | 116,9 | 1,15 | 16,95 |
| -3000 | -0,57 | -914 | 112,8 | 1.11 | 16,36 |
| -2000 | -0,38 | -610 | 108,9 | 1,07 | 15,79 |
| -1000 | -0,19 | -305 | 105,0 | 1,04 | 15,24 |
| -500 | -0,09 | -152 | 103,2 | 1,02 | 14,96 |
| 0 | 0,00 | 0 | 101,3 | 1,00 | 14,70 |
| 500 | 0,09 | 152 | 99,5 | 0,98 | 14,43 |
| 1000 | 0,19 | 305 | 97,7 | 0,96 | 14. 17 |
| 1500 | 0,28 | 457 | 96,0 | 0,95 | 13,92 |
| 2000 | 0,38 | 610 | 94,2 | 0,93 | 13,66 |
| 2500 | 0,47 | 762 | 92,5 | 0,91 | 13,42 |
| 3000 | 0,57 | 914 | 90,8 | 0,90 | 13.17 |
| 3500 | 0,66 | 1067 | 89,1 | 0,88 | 12,93 |
| 4000 | 0,76 | 1219 | 87,5 | 0,86 | 12,69 |
| 4500 | 0,85 | 1372 | 85,9 | 0,85 | 12,46 |
| 5000 | 0,95 | 1524 | 84,3 | 0,83 | 12.23 |
| 6000 | 1,14 | 1829 | 81,2 | 0,80 | 11,78 |
| 7000 | 1,33 | 2134 | 78,2 | 0,77 | 11,34 |
| 8000 | 1,52 | 2438 | 75,3 | 0,74 | 10,92 |
| 9000 | 1,70 | 2743 | 72,4 | 0,71 | 10,51 |
| 10000 | 1,89 | 3048 | 69,7 | 0,69 | 10. 11 |
| 15000 | 2,84 | 4572 | 57,2 | 0,56 | 8,29 |
| 20000 | 3,79 | 6096 | 46,6 | 0,46 | 6,75 |
| 25000 | 4,73 | 7620 | 37,6 | 0,37 | 5,45 |
| 30000 | 5,68 | 9144 | 30,1 | 0,30 | 4,36 |
| 35000 | 6,63 | 10668 | 23,8 | 0,24 | 3,46 |
| 40000 | 7,58 | 12192 | 18,8 | 0,19 | 2,72 |
| 45000 | 8,52 | 13716 | 14,7 | 0,15 | 2,14 |
| 50000 | 9,47 | 15240 | 11,6 | 0,11 | 1,68 |
| 55000 | 10,42 | 16764 | 9.1 | 0,09 | 1,32 |
| 60000 | 11,36 | 18288 | 7,2 | 0,07 | 1,04 |
| 65000 | 12. 31 | 19812 | 5,6 | 0,06 | 0,82 |
Погодные условия
Поскольку погодные условия влияют на расчеты давления и высоты, необходимо знать давление и температуру на уровне моря. Высота при заданном атмосферном давлении может быть рассчитана с использованием уравнения 1 для высоты до 11 км (36 090 футов). Это уравнение можно использовать для расчета давления воздуха на заданной высоте, как показано на рис. 9.0003 Уравнение 2 .
(1) | ||
(2) |
где,
= статическое давление (давление на уровне моря) [Па]
= стандартная температура (температура на уровне моря) [K]
= стандартная градиентная температура [K/м] = -0,0065 [ K/м]
= высота над уровнем моря [м]
= высота в нижней части атмосферного слоя [м]
= универсальная газовая постоянная = 8,31432
= постоянная гравитационного ускорения = 9,80665
= молярная масса земного воздуха = 0,0289644 [кг/моль] каждого из его слоев эти уравнения помогают смоделировать это за счет использования градиента температуры, который представляет собой скорость, с которой температура изменяется при изменении высоты.
Некоторые слои, такие как стратосфера (от 11 км до 20 км), имеют постоянную температуру во всем слое. Это требует различных уравнений для определения высоты или давления. Уравнения 3 и 4 определяют расчет высоты и давления соответственно в этом слое градиента нулевой температуры.
(3) | ||
(4) |
Для этих уравнений , и соответствуют высоте, давлению и температуре в нижней части стратосферы. Давление на дне слоя определяется по введенным пользователем значениям давления и температуры на уровне моря, зная, что высота на дне слоя составляет 11 км; если предположить, что давление по умолчанию использовалось на уровне моря, давление на дне стратосферы составляет 22 632 Па. Температура на дне стратосферы определяется путем вычитания 71,5 К из температуры на уровне моря.
Таблица преобразования высоты в давление
Преобразование высоты в футах или метрах над уровнем моря в показание давления в миллибарах (мбар, мб или мбр), фунтах на квадратный дюйм (psi), миллиметрах ртутного столба при нуле градусов Цельсия (мм рт. ст. при 0 ° C) или дюймов ртутного столба при нуле градусов Цельсия (inHg @ 0 deg C).
Приборы для измерения атмосферного давления
- Атмосферный, барометрический диапазон Датчики давления с масштабированным выходным сигналом напряжения
- Датчик абсолютного давления 550–1100 мбар с высоким разрешением 4–20 мА для использования в климатической камере
- Барометрический датчик давления с высоким разрешением от 550 до 1150 гПа абс.
- Прецизионный датчик давления TSA
.
| футов | м | мбар | фунтов на кв. дюйм | мм рт.ст. | дюймов ртутного столба |
|---|---|---|---|---|---|
| -5000 | -1524. 0 | 1210.23 | 17.553 | 907,75 | 35.738 |
| -4000 | -1219.2 | 1168,55 | 16,948 | 876,48 | 34.507 |
| -3000 | -914,40 | 1128.03 | 16.361 | 846,09 | 33.311 |
| -2000 | -609,60 | 1088,66 | 15.790 | 816,56 | 32.148 |
| -1000 | -304,80 | 1050.41 | 15.235 | 787,87 | 31.018 |
| -900 | -274,32 | 1046,64 | 15.180 | 785,05 | 30.907 |
| -800 | -243,84 | 1042,89 | 15.126 | 782,23 | 30.796 |
| -700 | -213,36 | 1039.15 | 15.072 | 779,42 | 30.686 |
| -600 | -182,88 | 1035. 41 | 15.017 | 776,62 | 30.576 |
| -500 | -152,40 | 1031,69 | 14,963 | 773,83 | 30.466 |
| -400 | -121,92 | 1027,98 | 14.910 | 771.05 | 30.356 |
| -300 | -91.440 | 1024.28 | 14.856 | 768,28 | 30.247 |
| -200 | -60,960 | 1020.59 | 14.802 | 765,51 | 30.138 |
| -100 | -30.480 | 1016,92 | 14.749 | 762,75 | 30.030 |
| -50 | -15.240 | 1015.08 | 14.723 | 761,37 | 29,975 |
| 0 | 0 | 1013.25 | 14.696 | 760,00 | 29.921 |
| 50 | 15.240 | 1011.42 | 14. 669 | 758,63 | 29.867 |
| 100 | 30.480 | 1009,59 | 14.643 | 757,26 | 29.813 |
| 200 | 60,960 | 1005,95 | 14.590 | 754,52 | 29.706 |
| 300 | 91.440 | 1002.31 | 14.537 | 751,80 | 29.598 |
| 400 | 121,92 | 998,689 | 14.485 | 749,08 | 29.491 |
| 500 | 152,40 | 995.075 | 14.432 | 746,37 | 29.385 |
| 600 | 182,88 | 991.472 | 14.380 | 743,67 | 29.278 |
| 700 | 213,36 | 987.880 | 14.328 | 740,97 | 29.172 |
| 800 | 243,84 | 984,298 | 14.276 | 738,28 | 29. 066 |
| 900 | 274,32 | 980.727 | 14.224 | 735,61 | 28.961 |
| 1000 | 304,80 | 977,166 | 14.173 | 732,93 | 28.856 |
| 2000 | 609,60 | 942.129 | 13.664 | 706,65 | 27.821 |
| 3000 | 914,40 | 908.117 | 13.171 | 681,14 | 26.817 |
| 4000 | 1219.2 | 875.105 | 12.692 | 656,38 | 25.842 |
| 5000 | 1524.0 | 843.073 | 12.228 | 632,36 | 24.896 |
| 6000 | 1828,8 | 811,996 | 11.777 | 609.05 | 23,978 |
| 7000 | 2133.6 | 781,854 | 11.340 | 586,44 | 23.088 |
| 8000 | 2438,4 | 752,624 | 10,916 | 564,51 | 22. 225 |
| 9000 | 2743.2 | 724,285 | 10.505 | 543,26 | 21.388 |
| 10000 | 3048.0 | 696,817 | 10.106 | 522,66 | 20.577 |
| 15000 | 4572.0 | 571.820 | 8.2935 | 428,90 | 16.886 |
| 20000 | 6096.0 | 465.633 | 6,7534 | 349,25 | 13.750 |
| 25000 | 7620.0 | 376.009 | 5.4536 | 282,03 | 11.104 |
| 30000 | 9144.0 | 300.896 | 4.3641 | 225,69 | 8.8855 |
| 35000 | 10668 | 238.423 | 3,4580 | 178,83 | 7.0406 |
| 40000 | 12192 | 187,54 | 2.7200 | 140,67 | 5,5381 |
| 45000 | 13716 | 147,48 | 2. 1390 | 110,62 | 4.3550 |
| 50000 | 15240 | 115,97 | 1,6821 | 86,987 | 3,4247 |
| 55000 | 16764 | 91.199 | 1,3227 | 68.405 | 2,6931 |
| 60000 | 18288 | 71.717 | 1.0402 | 53.792 | 2.1178 |
| 65000 | 19812 | 56.397 | 0,8180 | 42.301 | 1,6654 |
| 70000 | 21336 | 44.377 | 0,6436 | 33.286 | 1.3105 |
| 75000 | 22860 | 34,978 | 0,5073 | 26.236 | 1.0329 |
| 80000 | 24384 | 27.615 | 0,4005 | 20.713 | 0,8155 |
| 85000 | 25908 | 21.837 | 0,3167 | 16. 379 | 0,6448 |
| 27432 | 17.296 | 0,2509 | 12,973 | 0,5107 | |
| 95000 | 28956 | 13.721 | 0,1990 | 10.291 | 0,4052 |
| 100000 | 30480 | 10.902 | 0,1581 | 8.1769 | 0,3219 |
Изделия для измерения абсолютного давления с вакуумным диапазоном
- Датчик давления DMK457, одобренный для использования в морских условиях
- Вакуумметр для измерения как абсолютного, так и отрицательного манометрического давления
- Высокое разрешение, 1 бар абсолютного давления, 0–10 В пост. до 1 бар абс.
Запросите информацию о продуктах для измерения абсолютного давления с вакуумным диапазоном для вашего применения.
Преобразование высоты относительно уровня моря получено с использованием Стандартной атмосферы США 1976 барометрическая формула для геопотенциальной высоты со следующими значениями [1–6] на высоте от 5000 футов (1524 м) ниже до 100 000 футов (30 480 м) над средним уровнем моря.
- Стандартное атмосферное давление 1013,25 мбар на 0 м, 226,321 мбар на высоте 11 000 м, 54,7489 мбар на высоте 20 000 м над средним уровнем моря.
- Стандартная температура 288,15 К (15 °C) на высоте 0 м, 216,65 К (-56,5 °C) на высоте 11 000 м и 20 000 м над средним уровнем моря.
- Стандартный температурный градиент или градиент -0,0065 К/м от 0 до 11 000 м, 0 К/м от 11 000 до 20 000 м, 0,001 к/м от 20 000 до 32 000 м над средним уровнем моря.
- Стандартное ускорение свободного падения 9,80665 м/с².
- Газовая постоянная для воздуха 8,31432 Дж/кмоль К.
- Молярная масса воздуха 0,0289644 кг/моль.
Примечание Обратите внимание, что рассчитанные значения высоты не являются абсолютно точными преобразованиями и не должны рассматриваться как таковые.
Приборы для измерения атмосферного давления
- Проверка газовых датчиков датчик барометрического давления с интерфейсом RS485 Modbus RTU
- Наружное ОВКВ 900–1100 мбар абс.
