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📜  气压

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:38.664000             🧑  作者: Mango

气压

我们的大气层延伸到水面以上几公里。空气的重量作为压力，称为气压。我们体内的压力平衡了气压，这就是我们感觉不到的原因。在地球表面周围，有一层气体。大气中的空气对地球施加压力，称为大气压力。 1.01325 帕斯卡是海平面的大气压值。随着我们向地球表面移动，气压不断增加。由于地球周围大气的表面积很大，我们身上的大气压力相当大，但我们感觉不到它的任何影响。之所以如此，是因为我们体内的空气压力足以承受空气压力。我们体内也有液体在我们体内施加压力。因此，我们的身体很容易与气压取得平衡。然而，有时鼻出血发生在与地球表面（低海拔）相比，大气压力较低的高海拔地区。之所以如此，是因为在那一点上，我们体内的生命体征变得高于我们体外的气压。

大气- 从四面八方包围地球的气态外壳称为大气。它延伸约400公里。它包含的空气是72％的氮气和21％的氧气，另外还有少量的二氧化碳，化学元素等。

大气压-空气具有重量，因此它像液体一样施加压力，因为它具有重量。由于其上方大气气柱的总高度，某点处的大气压力定义为正常作用于该点周围单位面积上的力。

它的值在海平面上是最大的，随着我们走向更高的海拔而降低。

表面压力

表面压力定义为清洁界面与存在乳化剂的界面之间的界面张力差。地表某个位置（地形和海洋）的气压称为地表压力，它与该位置上方的空气质量成正比。

出于数值原因，大气模型（如一般环流模型 (GCM)）通常预测地表压力的无量纲对数。

在地球上，地表压力的平均值为 985 hPa。国际大气 (ISA) 内平均海平面 (MSL) 的平均压力为 1013.25 hPa，或 1 个大气压 (atm)，或 29.92 英寸汞柱。

压力 (p)、质量 (m) 和重力加速度 (g)，其中 A 是表面积，由 P = \frac{F}{A} = \frac{(m\times g)}{A} .因此，大气压力与该位置上方大气质量每单位面积的负载成正比。

海平面压力

气压足以承受高度为“h”的水银柱施加的压力。大气压 = h × d × g，其中 h 是汞柱的高度，d 是汞的密度，g 是重力加速度。

大气压 = h\times d\times g = 0.76 × 13600 × 9.8 = 101293 帕。

标准海平面压力等于 760 毫米汞柱或 29.92 英寸、14.70 磅/平方英寸、1,013.25 × 103 达因/平方厘米、1,013.25 毫巴、一个标准大气压或 101.325 千帕。

平均海平面压力

平均海平面压力 (MSLP) 是平均水位 (PMSL) 处的气压。通常在广播、电视、报纸或互联网上的天气报告中，我们会看到这种大气压。当家中的气压计设置为与当地的天气报告相匹配时，它们会显示根据水位调整的压力，而不是特定的当地气压。

航空中的高度计设置是气压调整。

1013.25 mbar（101.325 kPa；29.921 in Hg；760.00 mmHg）平均海平面压力。天气报告 (METAR)，QNH 以毫巴或百帕斯卡（1 百帕斯卡 = 1 毫巴）在世界范围内传输，但在美国、加拿大和哥伦比亚，在航空中以英寸汞柱（精确到小数点后两位）报告除外。美国和加拿大还报告了海平面压力 SLP，该压力通过特殊方法调整为水位，在备注部分中，而不是在代码的国际传输部分中，以百帕或毫巴为单位。然而，在加拿大的公共天气报告中，水位压力以千帕为单位。

在美国天气代码备注中，传输的都是三位数字；小数点，因此省略了一个或两个最重要的数字： 1013.2 mbar (101.32 kPa) 作为 132 传输； 1000.0 mbar (100.00 kPa) 传输为 000； 998.7 mbar 作为 987 传输；等。地球上最好的海平面压力发生在西伯利亚，创纪录的高点接近 1085 mbar（108.5 kPa；32.0 in Hg），而西伯利亚高压的海平面压力通常超过 1050 mbar（105 kPa） ; 31 汞柱）。在热带气旋和龙卷风的中心发现了岩石底部可测量的海平面压力，创纪录的低点为 870 mbar（87 kPa；26 in Hg）。

海拔变化

地球上的气压随地表的高度而变化，因此山上的气压通常低于地面气压。压力从地表到中间层的最佳位置平稳变化。尽管压力随天气而变化，但美国宇航局已对世界各地全年的条件进行了平均。随着海拔的升高，气压降低。在给定的高度，人们可以计算大气压力。温度和湿度也会影响气压，有必要了解这些以计算出准确的数字。右图是在 15 °C 的温度和 0% 的湿度下绘制的。

在高于水位的低海拔地区，每 100 米压力降低约 1.2 kPa (12 hPa)。对于对流层内较高的高度，下一个方程（气压公式）将大气压力 p 与高度 h 联系起来：

p = p_{0} \times (1 - \frac{L\times h}{T_{0}})^{\frac{g\times M}{R_{0}\times L}}

= p_{0} \times (1- \frac{g\times h}{c_{p}\times T_{0}})^{\frac{c_{p}\times M}{R_{0}}}

\approx p_{0}\times exp\times (-\frac{g\times h\times M}{T_{0}\times R_{0}})

晴雨表

使用称为测量仪器的仪器测量在特定地点的大气压。气压计是测量气压的完美而普通的仪器。在气压计内，压力内的变化由指针指示在表盘上。气压计是 1644 年左右物理学家虚构的。

一个简单的测量仪器包括一个长度为 100 厘米、一端封闭的玻璃管和一个装有水银的槽。管子里塞满了纯净干燥的水银。它的开口端用拇指封闭，并在装满水银的槽内垂直倒置。

可以确定，玻璃管中的一些汞向下流入槽中，并且一定长度的汞柱保留在管内。水银柱顶部的空白区域称为托里塞利真空。

考虑水银表面上的 2 个点，“A”和“B”。请注意，每个点平方都在相同的水平上测量。目的“A”顶部有空气，目的“B”顶部有水银柱。 PA是大气在目的A处施加的压力，金属元素是在目的B处管内汞柱的峰值施加的压力。由于“A”和“B”平方在相同的水平面上测量,

P A = P B 。

因此，气压以汞柱的长度表示。气压水平为 76 厘米汞柱。表面上的标准气压在 940 和 1040 hPa (mbar) 之间变化。地面标准气压为 1013 hPa (mbar)。

应用

自 19 世纪后期以来，大气压力和压力趋势（压力随时间的变化）被用于气象学。当与风观测一起使用时，通常会做出合理准确的短期预测。来自气象站网络的同时气压读数可以生成气压图，这是 19 世纪创建的第一种时尚气象图。等压线，等压线，当在这样的地图上绘制时，提供显示高低区域的地形图。低层风汇聚到地表带来云，有时降水会导致大气升力。压力变化越大，尤其是在 3.5 hPa (0.1 inHg) 时，可以预期的天气变化就越大。如果压力下降很快，低压系统正在接近，下雨的可能性就更大。快速的压力上升，就像在寒冷的锋面之后一样，与天气的改善有关，比如晴朗的天空。

随着大气压力的下降，深井煤层中的气体可以更自由地逸出。因此低增加了甲烷积聚的危险。因此，煤矿会跟踪压力。

Android 气压计用于皮肤潜水。潜水压力表用于跟踪潜水员气罐的内容。另一个仪表用于测量静水压力，通常表示为海水的深度。一个或两个仪表甚至可以用电子变体或潜水电脑代替。

气压方程

当用气压计测量气压时，由于“气压”而额外提到了压力。假设一个截面积为 A、高度为 h 的气压计从 B 点的最低点到 C 点的最高点充满水银。气压计底部 B 点的压力能够与空气压力。最高点 C 点的压力通常被视为零，因为现在上方只有汞蒸气，而且其压力相对于大气压力极低。因此，可以使用气压计和以下等式找到气压：

P atm = ρgh

其中水银的密度为ρ，重力加速度为g，水银柱在自由表面积上方的高度为h。气压计本身的物理尺寸（管的长度和管的横截面积）不会影响管中液柱的高度。

在热力学计算中，常用的测量单位是“标准大气压”。在 0 °C 时，这是由 760 毫米高的水银柱产生的压力。使用 ρHg = 13,595 kg/m3 作为汞的密度，使用 g = 9.807 m/s 2作为重力加速度。

如果使用水（而不是水银）来满足优质空气压力，则需要大约 10.3 m（33.8 ft）的水柱。

示例问题

问题 1. 在给定地点，水银气压计记录的压力为 0.50 m Hg。如果气压计中的水银被水代替，水柱的高度是多少？取汞的 RD = 13.6。

解决方案：

问题 2. 海平面的大气压为 76 cm Hg。如果气压每上升 120 米下降 10 毫米汞柱，气压计读数为 60 厘米汞柱的山的高度是多少？陈述你所做的假设。

解决方案：

问题3：海平面大气压为1.04×10 5 Pa。假设空气的密度不变并且与 1.6 kg m -3和 g = 10 ms -2相同，求大气的高度。

解决方案：

问题 4. 在海拔 108 m 的高度，假设空气密度为 1.36 kg m -3求气压高度的下降，以 mm Hg 为单位。取 Hg 的密度 = 13.6 × 10 3 kg m -3 。

解决方案：

问题 5. 将 2 mm Hg 转换为帕斯卡。取水星的密度 Hg = 13.6 × 103 kg m -3和引力 g = 9.8 ms -2 。

解决方案：

问题 6. 解决以下问题：

(a) 计算一个水柱的高度，该水柱将在其底部施加与 72.5 厘米汞柱相同的压力。 Hg的密度为13.6g cm -3 。

(b) 如果水柱的横截面变宽，前一部分的水柱高度会改变吗？

解决方案：

问题 7 底层水压为 60800Pa，一楼水压为 15800Pa。求一楼的高度。 （取：H 2 O的密度=1000kg m -3 ，g=10m/s 2 ）

解决方案：