Η έννοια της συνολικής πίεσης απαιτείται στο σχεδιασμό του Βαρόμετρου

Η πίεση μέσα στην ατμόσφαιρα της Γης είναι γνωστή ως ατμοσφαιρική πίεση ή βαρομετρική πίεση (από το βαρόμετρο). Η μονάδα atm αντιστοιχεί περίπου στη μέση ατμοσφαιρική πίεση της Γης στο επίπεδο της θάλασσας. δηλαδή η ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας είναι περίπου 1 atm.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, η υδροστατική πίεση που προκαλείται από το βάρος του αέρα πάνω από το σημείο μέτρησης προσεγγίζει πολύ την ατμοσφαιρική πίεση. Επειδή υπάρχει λιγότερη επικαλυπτόμενη ατμοσφαιρική μάζα καθώς αυξάνεται το ύψος, η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται καθώς αυξάνεται το υψόμετρο.

Η βαρυτική έλξη του πλανήτη στα ατμοσφαιρικά αέρια πάνω από την επιφάνεια προκαλεί ατμοσφαιρική πίεση, η οποία είναι συνάρτηση της μάζας του πλανήτη, της ακτίνας της επιφάνειας και του όγκου και της σύνθεσης των αερίων.

Πίεση εκφυλισμού

Μια δύναμη που ασκείται από πυκνό υλικό που αποτελείται από φερμιόνια (όπως ηλεκτρόνια σε ένα λευκό νάνο αστέρι). Η αρχή αποκλεισμού Pauli, η οποία δηλώνει ότι κανένα φερμιόνιο δεν μπορεί να βρίσκεται στην ίδια κβαντική κατάσταση, εξηγεί αυτήν την πίεση.

Όσο πιο πυκνά φερμιόνια είναι συσκευασμένα μεταξύ τους και πρέπει να μοιράζονται τον ίδιο χώρο, τόσο περισσότερο η ορμή τους πρέπει να διαφέρει μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα, όσο μεγαλύτερο είναι το εύρος της ορμής, τόσο περισσότερα σωματίδια με υψηλή ορμή υπάρχουν, ασκώντας πίεση στο περιβάλλον τους.

Όταν τα υποατομικά σωματίδια συσκευάζονται τόσο στενά όσο επιτρέπει η κβαντική φυσική, εμφανίζεται πίεση εκφυλισμού. Η πίεση εκφυλισμού είναι κρίσιμη για τους αστέρες νετρονίων και τους λευκούς νάνους, επειδή τους επιτρέπει να αντιστέκονται στην έλξη της βαρύτητας.

Δεν μπορεί να εξαχθεί θερμική ενέργεια επειδή τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να εγκαταλείψουν ενέργεια μετατοπίζοντας σε καταστάσεις χαμηλότερης ενέργειας. Παρόλα αυτά, η ορμή των φερμιονίων στο αέριο φερμιόν προκαλεί πίεση, η οποία αναφέρεται ως «πίεση εκφυλισμού». Το εκφυλισμένο αέριο είναι ένας στενός αγωγός θερμότητας που υπακούει στις συνήθεις αρχές και νόμους του αερίου.

Λαμπτήρας πίεσης

Μια ισοβαρή, γνωστή και ως λαμπτήρας πίεσης, είναι ένα περίγραμμα τάσης ή μια γραμμή που συνδέει όλα τα σημεία κάτω από την επιφάνεια του εδάφους με την ίδια κατακόρυφη πίεση. Στην πραγματικότητα, μια ισοβαρή είναι μια χωρικά καμπυλωτή επιφάνεια που μοιάζει με βολβό επειδή η κατακόρυφη πίεση σε όλα τα σημεία ενός οριζόντιου επιπέδου σε ίσες ακτινικές αποστάσεις από το φορτίο είναι η ίδια.

Ως αποτέλεσμα, η ισοβαρή τάση είναι συχνά γνωστή ως «βολβός πίεσης» ή απλώς «βολβός πίεσης». Κάθε σημείο του λαμπτήρα πίεσης έχει την ίδια κατακόρυφη πίεση.

Η πίεση στο εσωτερικό του λαμπτήρα είναι μεγαλύτερη από την πίεση έξω από τον λαμπτήρα σε ένα σημείο της επιφάνειας και η πίεση έξω από τον λαμπτήρα είναι μικρότερη από αυτή την ποσότητα. Επειδή ο καθένας αντιστοιχεί σε μια αυθαίρετα επιλεγμένη τιμή τάσης, οποιοσδήποτε αριθμός λαμπτήρων πίεσης μπορεί να σχεδιαστεί για οποιοδήποτε φορτίο που εφαρμόζεται. Ένα σύστημα ισοβαρών, που σαν βολβός κρεμμυδιού, σημαίνει μείωση της έντασης της πίεσης από τις εσωτερικές προς τις εξωτερικές. Ως αποτέλεσμα, επινοήθηκε το όνομα "βολβός πίεσης".

Βαρόμετρο

Ένα βαρόμετρο, συχνά γνωστό ως βαρομετρική πίεση, είναι μια επιστημονική συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης. Τα στρώματα αέρα που τυλίγονται γύρω από τη Γη συνθέτουν την ατμόσφαιρα. Καθώς η βαρύτητα το σέρνει στη Γη, αυτός ο αέρας έχει ένα βάρος και πιέζει πάνω σε οτιδήποτε έρχεται σε επαφή. Αυτή η πίεση μετριέται με βαρόμετρα.

Η ατμοσφαιρική πίεση είναι ένας δείκτης καιρού. Ο καιρός επηρεάζεται από αλλαγές στην ατμόσφαιρα, όπως διακυμάνσεις στην ατμοσφαιρική πίεση. Τα βαρόμετρα χρησιμοποιούνται από τους μετεωρολόγους για την πρόβλεψη βραχυπρόθεσμων καιρικών αλλαγών.

Μια γρήγορη πτώση της πίεσης του αέρα υποδηλώνει την προσέγγιση ενός συστήματος χαμηλής πίεσης. Η χαμηλή πίεση αναφέρεται σε έλλειψη δύναμης ή πίεσης που εμποδίζει τα σύννεφα ή τις καταιγίδες να απομακρυνθούν. Ο συννεφιασμένος, βροχερός ή θυελλώδης καιρός συνδέεται με συστήματα χαμηλής πίεσης. Ο συννεφιασμένος και βροχερός καιρός απομακρύνεται από μια ξαφνική αύξηση της ατμοσφαιρικής πίεσης, καθαρίζοντας τον ουρανό και φέρνοντας κρύο, ξηρό αέρα.

Το βαρόμετρο είναι ένα όργανο που παρακολουθεί την ατμοσφαιρική πίεση σε ατμόσφαιρες ή μπάρες. Στους 15 βαθμούς Κελσίου, μια ατμόσφαιρα (atm) είναι μια μονάδα μέτρησης ίση με τη μέση ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας.

Τα βαρόμετρα υδραργύρου και ανεροειδών είναι οι δύο πιο κοινές ποικιλίες.

Το βαρόμετρο υδραργύρου λειτουργεί εξισορροπώντας την ατμοσφαιρική πίεση σε μια στήλη υδραργύρου της οποίας το ύψος μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια. Τα βαρόμετρα υδραργύρου συχνά βαθμονομούνται για τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και την τοπική τιμή βαρύτητας για τη βελτίωση της ακρίβειάς τους. Λίρες ανά τετραγωνική ίντσα, dynes ανά τετραγωνικό εκατοστό, Newton's ανά τετραγωνικό μέτρο (η μονάδα SI που ονομάζεται Pascal), ίντσες, εκατοστά ή χιλιοστά υδραργύρου και millibar είναι όλα κοινές μονάδες πίεσης.

Συμπέρασμα

Σε αυτό το άρθρο μελετήσαμε σχετικά με το Βαρόμετρο, την πίεση εκφυλισμού και τους λαμπτήρες πίεσης. Το βαρόμετρο είναι ένα καιρικό όργανο που μετρά την ατμοσφαιρική πίεση, που είναι το βάρος του αέρα στην ατμόσφαιρα. Είναι ένας από τους πιο θεμελιώδεις αισθητήρες που βρίσκονται σε μετεωρολογικούς σταθμούς.

Όπως ένα σύνολο ζυγαριών, το βαρόμετρο λειτουργεί εξισορροπώντας το βάρος του υδραργύρου στον γυάλινο σωλήνα έναντι της πίεσης του αέρα. Επειδή η ατμοσφαιρική πίεση είναι το βάρος του αέρα στην ατμόσφαιρα πάνω από τη δεξαμενή, το επίπεδο υδραργύρου κυμαίνεται έως ότου το βάρος του υδραργύρου στον γυάλινο σωλήνα ισούται με το βάρος του αέρα πάνω από τη δεξαμενή.

Η πίεση μετράται «διαβάζοντας» την τιμή στο ύψος του υδραργύρου στην κατακόρυφη στήλη, αφού σταματήσουν να κινούνται και εξισορροπηθούν.