الضغط على ارتفاعات مختلفة. الضغط الجوي. الصيغة البارومترية

ستحتاج

• بارومتر الزئبق أو البارومتر اللاسائلي. وإذا كنت بحاجة إلى أخذ قراءات الضغط باستمرار ، يجب عليك استخدام الباروغراف.

دليل التعليمات

يُظهر مقياس الضغط الزئبقي عادةً الضغط الجوي بالملليمتر من الزئبق. ما عليك سوى إلقاء نظرة على مقياس المستوى في القارورة - والآن أنت تعرف بالفعل الضغط الجوي في غرفتك. كقاعدة ، هذه القيمة هي 760 ± 20 مم زئبق. إذا كنت بحاجة إلى معرفة الضغط في باسكال ، فاستخدم نظام ترجمة بسيط: 1 مم زئبق. \u003d 133.3 باسكال. على سبيل المثال ، 760 ملم زئبق \u003d 133.3 * 760 باسكال \u003d 101308 باسكال. يعتبر هذا الضغط طبيعيًا عند مستوى سطح البحر عند 15 درجة مئوية.

إن أخذ قراءات الضغط من مقياس الباروغراف أمر بسيط للغاية أيضًا. يعتمد هذا الجهاز على عمل صندوق لا سائلي يستجيب للتغيرات في ضغط الهواء. إذا ارتفع الضغط ، تنحني جدران هذا الصندوق إلى الداخل ؛ إذا انخفض الضغط ، فإن الجدران تستقيم. يرتبط هذا النظام بالكامل بالسهم ، وتحتاج فقط إلى معرفة قيمة الضغط الجوي الذي يظهره السهم على مقياس الجهاز. لا تنزعج إذا كان المقياس بوحدات مثل hPa - هذا هو hectopascal: 1 hPa \u003d 100 Pa. وللانتقال إلى mm.rt.st. فقط استخدم المساواة من الفقرة السابقة.

ويمكنك العثور على الضغط الجوي عند ارتفاع معين حتى بدون استخدام الجهاز ، إذا كنت تعرف الضغط عند مستوى سطح البحر. ستحتاج فقط إلى بعض مهارات الرياضيات. استخدم هذه الصيغة: P \u003d P0 * e ^ (- Mgh / RT) في هذه الصيغة: P هو الضغط المطلوب عند ارتفاع h ؛
P0 هو الضغط عند مستوى سطح البحر في الباسكال ؛
M هي الكتلة المولية للهواء تساوي 0.029 كجم / مول ؛
ز - تسارع الجاذبية الأرضية ، يساوي تقريبًا 9.81 م / ث² ؛
R هو ثابت الغاز العالمي ، يؤخذ على أنه 8.31 J / mol K ؛
T - درجة حرارة الهواء في كلفن (للتحويل من ° C إلى K استخدم الصيغة
T \u003d t + 273 ، حيث t هي درجة الحرارة ° C) ؛
ح - الارتفاع فوق مستوى سطح البحر ، حيث نجد الضغط ، يقاس بالأمتار.

يتم تحديد الضغط الجوي من خلال وجود وزنه في الهواء ، والذي يتكون منه الغلاف الجوي للأرض. يضغط هذا الجو على سطحه والأشياء عليه. في الوقت نفسه ، حمولة تعادل 15 طنًا تضغط على شخص متوسط \u200b\u200bالحجم! ولكن بما أن الهواء داخل الجسم يضغط بنفس القوة ، فإننا لا نشعر بهذا الحمل.

ستحتاج

• مقياس الضغط الزئبقي ، مقياس الضغط اللاسائلي ، المسطرة

دليل التعليمات

يتم قياس الضغط الجوي بواسطة مقياس الضغط الجوي. تشمل أبسط الأجهزة وأكثرها فعالية مقياس الضغط الزئبقي. وهي عبارة عن وعاء مملوء بالزئبق وأنبوب بطول 1 متر مغلق على جانب واحد. املأ الأنبوب بالزئبق ، وخفضه إلى وعاء ، حيث يجب أن تبقى كمية معينة من هذه المادة أيضًا. بعد ذلك ، ستنخفض قليلاً. قم بقياس ارتفاع عمود الزئبق بعناية فوق مستوى السائل في الوعاء. سيكون ضغط هذا العمود من الزئبق مساوياً للضغط الجوي. الضغط الجوي العادي هو 760 ملم الزئبق.

لتحويل الضغط بـ mmHg إلى Pascals ، المقبولة في نظام الحساب الدولي ، استخدم المعامل 133.3. فقط اضرب الضغط الجوي في ملم زئبقي بهذا الرقم.

طريقة أخرى لقياس الضغط الجوي هي باستخدام مقياس الضغط اللاسائلي. بداخله صندوق معدني بجدران مموجة لزيادة مساحة التلامس مع سطحه. يتم ضخ الهواء منه ، لذلك يتم الضغط عليه مع زيادة الضغط الجوي ويستقر مرة أخرى عندما ينخفض.

في الواقع ، يُسمى هذا الصندوق المعدني اللاسائلي. يتم إرفاق آلية بها ، تنقل حركتها إلى السهم بمقياس ، يتم معايرته بالملليمتر من الزئبق والكيلوباسكال. وفقًا له ، يتم تحديد الضغط الجوي في كل لحظة من الزمن في نقطة معينة

يخلق الوزن الذاتي لعمود الهواء ما يسمى الضغط الجوي الذي يعمل على جميع الأجسام داخل الأرض وجوها الجوي. الضغط الجوي   بسبب الوزن فوق طبقات الهواء الكاذبة. من الواضح أنها ستتغير اعتمادًا على الارتفاع فوق سطح الأرض: الضغط في الجزء العلوي من الجبل هو أقل من الضغط عند مستوى سطح البحر.

بالقرب من سطح الأرض ، عند الارتفاع لكل 8 أمتار ، ينخفض \u200b\u200bالضغط الجوي بمقدار 100 باسكال \u003d 1 ملي بار.

من الصيغة الأخيرة بالتحويلات الرياضية تتبع صيغة اعتماد الضغط الجوي على الارتفاع.

بالنسبة للحالة المبسطة ، عندما تكون درجة حرارة الهواء ثابتة ، يتم وصف اعتماد الضغط الجوي على الارتفاع فوق سطح الأرض بواسطة ما يسمى بالصيغة البارومترية:

  (T \u003d const)

حيث p هو الضغط عند الارتفاع h ،

p o - الضغط عند مستوى سطح البحر (h \u003d 0) ،

M هي الكتلة المولية للغاز (للهواء M \u003d 0.029 كجم / مول)

ح- الارتفاع الذي يقاس به الضغط الجوي ،

R هو ثابت الغاز العالمي (R \u003d 8.31 J / (mol · K)) ،

T هي درجة الحرارة (على مقياس كلفن ، OºK \u003d ─273.15 ... ºС) ،

ه   - العارض ( ه = 2,71828).

يوصف هذا الاعتماد الأسي بالرسم البياني الموضح في الشكل:

  ص

لوصف الضغط الجوي ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام وحدات القياس غير المدرجة في SI: مليمتر الزئبق (mmHg) والجو المادي (atm).

● عند مستوى سطح البحر ، يبلغ متوسط \u200b\u200bالضغط الجوي السنوي

ص ن \u003d 1.01325 · 10 5 باسكال \u003d 760 مم RT. الفن. \u003d 1 ضغط جوي (عند متوسط \u200b\u200bدرجة حرارة سنوية تبلغ 15 درجة مئوية) -

تعتبر هذه القيمة عادي   الضغط الجوي

● يعتمد الضغط الجوي على موقع القياس ودرجة حرارة الهواء والطقس ؛

● تعمل العديد من الأجهزة فقط بسبب الضغط الجوي.

(الماصات ، ومكبس الفراغ ومضخات الضغط ، ومضخات الطرد المركزي) ؛

● يتم تحديد الاختلاف في الضغط الجوي في أماكن مختلفة من الغلاف الجوي إلى حد كبير

حدوث مختلف الظواهر الجوية.

A N T I C I K L O N

مسببة   هي كتلة الغلاف الجوي ، وهي حركة الهواء مع عاليةالضغط المركزي ، باتجاه عقارب الساعة - في النصف الشمالي من الكرة الأرضية ، عكس اتجاه عقارب الساعة - في الجنوب. السمة المميزة لمضادات الأعاصير هي اتجاه الرياح بدقة. يتم توجيه الرياح من المركز إلى المحيط   مضاد للأعاصير ، أي في اتجاه خفض ضغط الهواء. مكون آخر للرياح في مضاد للأعاصير هو تأثير قوة كوريوليس بسبب دوران الأرض. في نصف الكرة الشمالي ، يؤدي هذا إلى دوران التيار المتحرك إلى اليمين. في نصف الكرة الجنوبي ، على التوالي ، إلى اليسار. هذا هو السبب في أن الرياح في مضادات الإعصار في نصف الكرة الشمالي تتحرك في اتجاه عقارب الساعة ، وفي الجنوب - والعكس بالعكس. بالنسبة للأعاصير ، فإن الاتجاه المعاكس للرياح مميز. في الأجواء المنخفضة المضادة للأعاصير ، والبرد ، تبقى الأيزوبار مغلقة فقط في أدنى كيلومترات ، وفي التروبوسفير الأوسط ارتفاع ضغط الدم لم يتم الكشف عنها على الإطلاق ؛ من الممكن أيضًا حدوث إعصار عالي الارتفاع فوق مثل هذا الإعصار. مرتفع مضاد للأعاصير دافئ ويحتفظ بالآيزوبار المغلقة مع دوران مضاد للأعاصير حتى في طبقة التروبوسفير العليا. في بعض الأحيان يكون مضادات الإعصار متعددة المراكز.

يصل طول مسببات الضباب إلى عدة آلاف من الكيلومترات. عادة ما يكون الضغط في وسط مضاد الإعصار 1020-1030 هبأ ، ولكن يمكن أن يصل إلى 1070-1080 هبأ. مثل الأعاصير ، تتحرك مضادات الأعاصير في اتجاه النقل الجوي العام في طبقة التروبوسفير ، أي من الغرب إلى الشرق ، تنحرف في نفس الوقت إلى خطوط العرض المنخفضة. يبلغ متوسط \u200b\u200bسرعة السفر المضادة للأعاصير حوالي 30 كم / ساعة في نصف الكرة الشمالي وحوالي 40 كم / ساعة في نصف الكرة الجنوبي ، ولكن غالبًا ما يستغرق مضاد الإعصار حالة مستقرة لفترة طويلة.

علامات مضادات الأعاصير: طقس ثابت ومعتدل يستمر لعدة أيام. في فصل الصيف ، يجلب مضاد الإعصار الطقس الحار الغائم. في فصل الشتاء ، يتميز بالطقس البارد والضباب.

إحدى السمات الهامة لمضادات الأعاصير هي تكوينها في مناطق معينة. على وجه الخصوص ، تتشكل مضادات الأعاصير فوق حقول الجليد. وكلما كان الغطاء الجليدي أكثر قوة ، زاد وضوح مضاد الهبوب ؛ هذا هو السبب في أن مضاد الإعصار فوق القارة القطبية الجنوبية قوي جدًا ، وعلى الطاقة المنخفضة في غرينلاند ، فوق القطب الشمالي - متوسطة الشدة. تتطور أيضًا مضادات الأعاصير القوية في المنطقة الاستوائية.

مثال مثير للاهتمام للتغيرات الحادة في تشكيل الكتل الهوائية المختلفة هو أوراسيا. في الصيف ، تتشكل منطقة فوق مناطقها المركزية ضغط منخفضحيث يتم سحب الهواء من المحيطات المجاورة. هذا واضح بشكل خاص في جنوب وشرق آسيا: سلسلة لا تنتهي من الأعاصير تحمل الهواء الرطب الرطب إلى داخل القارة. في الشتاء ، يتغير الوضع بشكل كبير: تتكون منطقة فوق مركز أوراسيا ضغط مرتفع   - الرياح الآسيوية الباردة والباردة والجافة من وسطها (منغوليا ، وتوفا ، وجنوب سيبيريا) ، التي تتباعد في اتجاه عقارب الساعة ، تحمل البرد حتى الحواف الشرقية من البر الرئيسي وتتسبب في طقس صقيع ، فاتر ، شبه ثلجي في الشرق الأقصى ، في شمال الصين. في الاتجاه الغربي ، تؤثر مضادات الأعاصير بشكل أقل حدة. لا يمكن حدوث انخفاض حاد في درجة الحرارة إلا إذا تحرك مركز مضاد الإعصار غرب نقطة المراقبة ، لأن الرياح تغير اتجاهها من الجنوب إلى الشمال. غالبًا ما تتم ملاحظة عمليات مماثلة في سهل شرق أوروبا.

C I K L O N

إعصار   (من اليونانية الأخرى κυκλῶν - "الدورية") هي دوامة جوية يبلغ قطرها الضخم (من مئات إلى عدة آلاف من الكيلومترات) مع خفضت   ضغط الهواء في المركز.

الهواء في الإعصار يدور عكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وفي اتجاه عقارب الساعة في الجنوب. بالإضافة إلى ذلك ، في طبقات الهواء على ارتفاع من سطح الأرض إلى عدة مئات من الأمتار ، تحتوي الرياح على مكون موجه نحو المركز   الإعصار ، وفقًا لتدرج الباري (في اتجاه تقليل الضغط). تنخفض قيمة المصطلح مع الارتفاع.

حركة الهواء (منقط

السهام) والأيزوبار (مستمر

خطوط ه) في إعصار في نصف الكرة الشمالي.

لا يقتصر الإعصار على عكس العاصفة فحسب ، بل له آلية ظهور مختلفة. تظهر الأعاصير بشكل مستمر وطبيعي بسبب دوران الأرض ، بفضل قوة كوريوليس. نتيجة لنظرية Brauer الثابتة هي وجود في الجو على الأقل إعصار واحد أو مضاد للأعاصير.

التمثيل التخطيطي للعملية.

تشكيل الإعصار بسبب الدوران

من الأرض

هناك نوعان رئيسيان من الأعاصير - خارج المدارية والاستوائية. تتشكل الأولى في خطوط العرض المعتدلة أو القطبية ويبلغ قطرها آلاف الكيلومترات في بداية التطور ، وتصل إلى عدة آلاف في حالة ما يسمى بالإعصار المركزي. من بين الأعاصير خارج المدارية ، تتميز الأعاصير الجنوبية ، التي تتشكل على الحدود الجنوبية لخطوط العرض المعتدلة (البحر الأبيض المتوسط \u200b\u200b، البلقان ، البحر الأسود ، جنوب قزوين ، إلخ) ويتم تحويلها إلى الشمال والشمال الشرقي. تمتلك الأعاصير الجنوبية احتياطيات هائلة من الطاقة ؛ مع الأعاصير الجنوبية في وسط روسيا وكومنولث الدول المستقلة ، ترتبط أشد هطول الأمطار والرياح والعواصف الرعدية والصواعق والظواهر الجوية الأخرى.

تتشكل الأعاصير المدارية في خطوط العرض الاستوائية ولها أحجام أصغر (المئات ، ونادرًا ما تزيد عن ألف كيلومتر) ، ولكن التدرجات الباريقية الأكبر وسرعات الرياح تصل إلى العواصف. لمثل هذه الأعاصير ، ما يسمى ب "عين العاصفة" هي منطقة مركزية يبلغ قطرها 20-30 كم مع طقس صافٍ وهادئ نسبيًا. يمكن أن تتحول الأعاصير المدارية أثناء تطورها إلى خارج المدارية. نادرًا ما تحدث الأعاصير تحت خط العرض 8-10 درجة شمالًا وجنوبًا ، ولا تحدث في المنطقة المجاورة مباشرة من خط الاستواء على الإطلاق.

لا تنشأ الأعاصير فقط في الغلاف الجوي للأرض ، ولكن أيضًا في أجواء الكواكب الأخرى. على سبيل المثال ، في جو المشتري لسنوات عديدة لوحظ ما يسمى البقعة الحمراء الكبيرة ، والتي ، على ما يبدو ، مضاد طويل الأمد. ومع ذلك ، فإن الأعاصير في أجواء الكواكب الأخرى ليست مفهومة جيدًا.

بادئ ذي بدء ، دعنا نتذكر دورة فيزياء في المدرسة الثانوية تشرح لماذا وكيف يختلف الضغط الجوي مع الارتفاع. كلما ارتفعت المنطقة فوق مستوى سطح البحر ، انخفض الضغط هناك. من السهل جدًا شرح ذلك: يشير الضغط الجوي إلى القوة التي يضغط بها عمود من الهواء على كل شيء موجود على سطح الأرض. بطبيعة الحال ، كلما ارتفع ارتفاعك ، كلما انخفض ارتفاع عمود الهواء وكتلته والضغط الذي يمارسه.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تهوية الهواء على ارتفاع ، ويحتوي على عدد أقل بكثير من جزيئات الغاز ، والتي تؤثر أيضًا على الفور على الكتلة. ولا تنس أنه مع ارتفاع الارتفاع ، يتم تنظيف الهواء من الشوائب السامة ، وغازات العادم وغيرها من "السحر" ، مما يؤدي إلى انخفاض كثافته ، وانخفاض الضغط الجوي.

وقد أظهرت الدراسات أن اعتماد الضغط الجوي على الارتفاع يختلف فيما يلي: تؤدي زيادة عشرة أمتار إلى انخفاض في المعلمة بمقدار وحدة واحدة. طالما أن ارتفاع التضاريس لا يتجاوز خمسمائة متر فوق مستوى سطح البحر ، فإن التغييرات في مؤشرات الضغط لعمود الهواء لا تشعر بها عمليًا ، ولكن إذا صعدت خمسة كيلومترات ، فستكون القيم النصف الأمثل. يعتمد الضغط الذي يمارسه الهواء أيضًا على درجة الحرارة ، التي تنخفض كثيرًا عند التسلق إلى ارتفاع كبير.

بالنسبة لمستوى ضغط الدم والحالة العامة لجسم الإنسان ، ليس فقط الغلاف الجوي ، ولكن أيضًا الضغط الجزئي ، الذي يعتمد على تركيز الأكسجين في الهواء ، مهم جدًا. بالتناسب مع انخفاض ضغط الهواء ، ينخفض \u200b\u200bالضغط الجزئي للأكسجين أيضًا ، مما يؤدي إلى عدم كفاية إمدادات خلايا وأنسجة الجسم بهذا العنصر الضروري وتطور نقص الأكسجة. هذا يرجع إلى حقيقة أن انتشار الأكسجين في الدم وانتقاله اللاحق إلى الأعضاء الداخلية يحدث بسبب الاختلاف في الضغط الجزئي للدم والحويصلات الرئوية ، وعندما يرتفع إلى ارتفاع كبير ، يصبح الفرق في هذه القراءات أقل بكثير.

كيف يؤثر الطول على رفاهية الشخص

العامل السلبي الرئيسي الذي يؤثر على جسم الإنسان في الارتفاع هو نقص الأكسجين. نتيجة لنقص الأكسجة ، تتطور الاضطرابات الحادة في حالة القلب والأوعية الدموية ، وزيادة في ضغط الدم ، واضطرابات الجهاز الهضمي وعدد من الأمراض الأخرى.

يجب على مرضى ارتفاع ضغط الدم والأشخاص المعرضين لارتفاعات الضغط ألا يتسلقوا عالياً في الجبال ومن المستحسن عدم القيام برحلات تستغرق ساعات طويلة. سيكون عليهم أيضًا أن ينسوا الأنشطة المهنية في تسلق الجبال والسياحة الجبلية.

جعلت شدة التغييرات التي تحدث في الجسم من الممكن تحديد عدة مناطق ارتفاع:

• ما يصل إلى كيلومتر ونصف - كيلومتران فوق مستوى سطح البحر - هي منطقة آمنة نسبيًا لا توجد فيها تغييرات خاصة في عمل الجسم وحالة الأنظمة الحيوية. نادرا جدا لوحظ تدهور الصحة ، وانخفاض النشاط والتحمل.
• من كيلومترين إلى أربعة كيلومترات - يحاول الجسم بمفرده التعامل مع نقص الأكسجين ، وذلك بفضل التنفس السريع وأخذ أنفاس عميقة. من الصعب القيام بالعمل البدني الشاق ، الذي يتطلب استهلاك كمية كبيرة من الأكسجين ، ولكن الحمل الخفيف يتحمله بشكل جيد لعدة ساعات.
• من أربعة إلى خمسة كيلومترات ونصف - الصحة أسوأ بشكل ملحوظ ، العمل الجسدي صعب. تظهر الاضطرابات النفسية والعاطفية على شكل معنويات عالية ، ونشوة ، وأفعال غير لائقة. مع البقاء لفترات طويلة في هذا الارتفاع ، يحدث الصداع ، والشعور بثقل في الرأس ، ومشاكل التركيز ، والخمول.
• من خمسة كيلومترات إلى ثمانية كيلومترات - من المستحيل المشاركة في العمل البدني ، وتتفاقم الحالة بشكل حاد ، ونسبة فقدان الوعي مرتفعة.
• فوق ثمانية كيلومترات - على هذا الارتفاع ، يكون الشخص قادرًا على الحفاظ على وعيه لمدة أقصاها عدة دقائق ، يتبعه إغماء عميق وموت.

من أجل حدوث عمليات التمثيل الغذائي في الجسم ، هناك حاجة إلى الأكسجين ، الذي يؤدي نقصه على ارتفاع إلى تطور مرض الجبال. الأعراض الرئيسية للاضطراب هي:

• الصداع.
• ضيق التنفس وضيق التنفس ونقص الهواء.
• رعاف.
• الغثيان ونوبات من القيء.
• آلام المفاصل والعضلات.
• اضطرابات النوم.
• الاضطرابات النفسية والعاطفية.

على علو مرتفع ، يبدأ الجسم في نقص الأكسجين ، مما يؤدي إلى اضطراب عمل القلب والأوعية الدموية والشرايين الضغط داخل الجمجمة، تفشل الأعضاء الداخلية الحيوية. للتغلب على نقص الأكسجين بنجاح ، تحتاج إلى تضمين المكسرات والموز والشوكولاته والحبوب وعصائر الفاكهة في النظام الغذائي.

تأثير الارتفاع على ضغط الدم

عند التسلق على ارتفاع عالٍ وهواء لطيف يسبب زيادة في معدل ضربات القلب ، وزيادة في المؤشرات ضغط الدم. ومع ذلك ، مع زيادة أخرى في الارتفاع ، يبدأ ضغط الدم في الانخفاض. يؤدي انخفاض محتوى الأكسجين في الهواء إلى القيم الحرجة إلى تثبيط نشاط القلب ، وانخفاض ملحوظ في الضغط في الشرايين ، بينما في المؤشرات الوريدية ، تزداد المؤشرات. ونتيجة لذلك ، يعاني الشخص من عدم انتظام ضربات القلب وزرقة.

منذ وقت ليس ببعيد ، قررت مجموعة من الباحثين الإيطاليين لأول مرة أن يدرسوا بالتفصيل كيف يؤثر الارتفاع على ضغط الدم. لإجراء البحث ، تم تنظيم رحلة استكشافية إلى إيفرست ، تم خلالها تحديد مؤشرات ضغط المشاركين كل عشرين دقيقة. خلال الحملة ، تم تأكيد زيادة ضغط الدم أثناء التسلق: أظهرت النتائج زيادة القيمة الانقباضية بمقدار خمسة عشر ، والقيمة الانبساطية بمقدار عشر وحدات. ولوحظ أن قيم ضغط الدم القصوى تم تحديدها في الليل. تمت دراسة تأثير الأدوية الخافضة للضغط على ارتفاعات مختلفة. اتضح أن الدواء المدروس ساعد بشكل فعال على ارتفاع يصل إلى ثلاثة كيلومترات ونصف ، وعندما ارتفع فوق خمسة ونصف أصبح عديم الفائدة على الإطلاق.