Alam ng maraming tao na habang tumataas ang altitude, bumababa ang presyon ng hangin. Isaalang-alang ang tanong kung bakit bumababa ang presyon ng hangin sa taas, ibigay ang formula para sa pagtitiwala ng presyon sa taas, at isaalang-alang din ang isang halimbawa ng paglutas ng problema gamit ang resultang formula.
Ano ang hangin?
Ang Ang hangin ay isang walang kulay na halo ng mga gas na bumubuo sa atmospera ng ating planeta. Naglalaman ito ng maraming iba't ibang mga gas, ang pangunahing mga ito ay nitrogen (78%), oxygen (21%), argon (0.9%), carbon dioxide (0.03%) at iba pa.
Mula sa punto ng view ng physics, ang pag-uugali ng hangin sa ilalim ng mga umiiral na kondisyon sa Earth ay sumusunod sa mga batas ng isang perpektong gas - isang modelo kung saan ang mga molekula at atom ng isang gas ay hindi nakikipag-ugnayan sa isa't isa, ang ang mga distansya sa pagitan ng mga ito ay napakalaki kumpara sa kanilang mga sukat, at ang bilis ng paggalaw sa temperatura ng kuwarto ay humigit-kumulang 1000 m/s.
presyon ng hangin
Isinasaalang-alang ang tanong ng pagdepende ng presyon sa altitude, dapat mong malaman kung ano ang kumakatawanay ang konsepto ng "presyon" mula sa pisikal na pananaw. Ang presyon ng hangin ay nauunawaan bilang ang puwersa kung saan ang haligi ng hangin ay pumipindot sa ibabaw. Sa pisika, ito ay sinusukat sa pascals (Pa). Ang 1 Pa ay nangangahulugan na ang puwersa ng 1 newton (N) ay inilapat nang patayo sa ibabaw na 1 m22. Kaya, ang pressure na 1 Pa ay napakaliit na pressure.
Sa antas ng dagat, ang presyon ng hangin ay 101,325 Pa. O, pag-round off, 0.1 MPa. Ang halagang ito ay tinatawag na presyon ng 1 atmospera. Ang figure sa itaas ay nagsasabi na sa isang platform ng 1 m2 air presses na may lakas na 100 kN! Ito ay isang mahusay na puwersa, ngunit hindi ito nararamdaman ng isang tao, dahil ang dugo sa loob niya ay lumilikha ng katulad na presyon. Bilang karagdagan, ang hangin ay tumutukoy sa mga likidong sangkap (ang mga likido ay kabilang din sa kanila). At nangangahulugan ito na ito ay nagsasagawa ng parehong presyon sa lahat ng direksyon. Ang huling katotohanan ay nagmumungkahi na ang presyon ng atmospera mula sa iba't ibang panig sa isang tao ay kapwa nabayaran.
Dependence ng pressure sa altitude
Ang kapaligiran sa paligid ng ating planeta ay hawak ng gravity ng lupa. Ang mga puwersa ng gravitational ay responsable din sa pagbaba ng presyon ng hangin sa pagtaas ng altitude. In fairness, dapat tandaan na hindi lang ang gravity ng earth ang humahantong sa pagbaba ng pressure. At nakakatulong din ang pagpapababa ng temperatura.
Dahil ang hangin ay isang likido, kung gayon maaari mong gamitin ang hydrostatic formula para sa pagdepende ng presyon sa lalim (taas), iyon ay, ΔP=ρgΔh, kung saan: ΔP ay ang halaga ng presyon pagbabagokapag binabago ang taas ng Δh, ρ - air density, g - free fall acceleration.
Dahil ang hangin ay isang perpektong gas, sumusunod ito mula sa ideal na equation ng gas ng estado na ρ=Pm/(kT), kung saan ang m ay ang masa ng 1 molekula, T ang temperatura nito, k ay pare-pareho ni Boltzmann.
Pagsasama-sama ng dalawang formula sa itaas at paglutas ng resultang equation para sa presyon at taas, maaaring makuha ang sumusunod na formula: Ph=P0e-mgh/(kT) kung saan ang Ph at P0- presyon sa taas h at sa antas ng dagat, ayon sa pagkakabanggit. Ang resultang expression ay tinatawag na barometric formula. Magagamit ito para kalkulahin ang atmospheric pressure bilang isang function ng altitude.
Minsan para sa mga praktikal na layunin ay kinakailangan upang malutas ang kabaligtaran na problema, iyon ay, upang mahanap ang taas, alam ang presyon. Mula sa barometric formula, madali mong makukuha ang dependence ng altitude sa pressure level: h=kTln(P0/Ph)/(m g).
Halimbawa ng paglutas ng problema
Ang Bolivian na lungsod ng La Paz ay ang "pinakamataas" na kabisera sa mundo. Mula sa iba't ibang mga mapagkukunan, sumusunod na ang lungsod ay matatagpuan sa taas na 3250 metro hanggang 3700 metro sa ibabaw ng dagat. Ang gawain ay kalkulahin ang presyon ng hangin sa altitude ng La Paz.
Upang malutas ang problema, ginagamit namin ang formula para sa pagdepende ng presyon sa taas: Ph=P0e -mg h/(kT), kung saan: P0=101 325 Pa, g=9.8 m/s 2, k=1.3810-23 J/K, T=293 K (20 oC), h=3475 m (average sa pagitan ng 3250 m at3700 m), m=4, 81710-26 kg (isinasaalang-alang ang molar mass ng hangin na 29 g/mol). Kapag pinapalitan ang mga numero, makakakuha tayo ng: Ph=67,534 Pa.
Kaya, ang presyon ng hangin sa kabisera ng Bolivia ay 67% ng presyon sa antas ng dagat. Ang mababang presyon ng hangin ay nagdudulot ng pagkahilo at pangkalahatang panghihina ng katawan kapag ang isang tao ay umaakyat sa mga bulubunduking lugar.
