Nguyên tắc cơ bản của áp suất không khí

Áp suất không khí , áp suất khí quyển hoặc áp suất khí quyển, là áp suất tác dụng lên một bề mặt bằng trọng lượng của một khối không khí (và các phân tử của nó) lên nó.

Không khí nặng bao nhiêu?

Áp suất không khí là một khái niệm khó. Làm thế nào một cái gì đó vô hình có thể có khối lượng và trọng lượng? Không khí có khối lượng vì nó được tạo thành từ hỗn hợp khí có khối lượng. Cộng trọng lượng của tất cả các loại khí tạo nên không khí khô này (oxy, nitơ, carbon dioxide, hydro và các loại khác) và bạn sẽ có được trọng lượng của không khí khô.

Trọng lượng phân tử, hoặc khối lượng mol, của không khí khô là 28,97 gam mỗi mol. Mặc dù con số đó không nhiều, nhưng một khối không khí điển hình được tạo thành từ một số lượng cực lớn các phân tử không khí. Như vậy, bạn có thể bắt đầu thấy không khí có thể có trọng lượng đáng kể như thế nào khi bạn cộng khối lượng của tất cả các phân tử lại.

áp suất không khí cao và thấp

Vậy mối liên hệ giữa các phân tử và áp suất không khí là gì? Nếu số lượng phân tử không khí trên một khu vực tăng lên, thì sẽ có nhiều phân tử hơn gây áp suất lên khu vực đó và tổng áp suất khí quyển của khu vực đó tăng lên. Đây là những gì chúng ta gọi là áp suất cao . Tương tự như vậy, nếu có ít phân tử không khí hơn trên một diện tích, áp suất khí quyển sẽ giảm. Điều này được gọi là áp suất thấp .

Áp suất không khí không đồng đều trên khắp Trái đất. Nó dao động từ 980 đến 1050 milibar và thay đổi theo độ cao. Càng lên cao, áp suất không khí càng giảm. Điều này là do số lượng phân tử không khí giảm ở độ cao cao hơn, làm giảm mật độ và áp suất của không khí. Áp suất không khí cao nhất ở mực nước biển, nơi mật độ không khí lớn nhất.

Nguyên tắc cơ bản về áp suất không khí

Có 5 khái niệm cơ bản về khí áp:

• Nó tăng khi mật độ không khí tăng và giảm khi mật độ không khí giảm.
• Nó tăng khi nhiệt độ tăng và giảm khi nhiệt độ mát.
• Nó tăng ở độ cao thấp hơn và giảm ở độ cao cao hơn.
• Không khí di chuyển từ áp suất cao đến áp suất thấp.
• Áp suất không khí được đo bằng một dụng cụ khí tượng được gọi là phong vũ biểu . (Đó là lý do tại sao đôi khi nó còn được gọi là “áp suất khí quyển.”)

đo áp suất không khí

Khí áp kế được sử dụng để đo áp suất khí quyển theo đơn vị gọi là khí quyển hoặc milibar. Loại phong vũ biểu lâu đời nhất là phong vũ biểu thủy ngân . Dụng cụ này đo thủy ngân khi nó tăng hoặc giảm trong ống thủy tinh của phong vũ biểu. Vì áp suất khí quyển về cơ bản là trọng lượng của không khí trong khí quyển phía trên bể, nên mức thủy ngân trong phong vũ biểu sẽ tiếp tục thay đổi cho đến khi trọng lượng của thủy ngân trong ống thủy tinh bằng chính xác với trọng lượng của không khí phía trên bể. Khi cả hai đã ngừng chuyển động và cân bằng, áp suất được ghi lại bằng cách “đọc” giá trị ở độ cao của thủy ngân trong cột thẳng đứng.

Nếu trọng lượng của thủy ngân nhỏ hơn áp suất khí quyển, mức thủy ngân trong ống thủy tinh sẽ tăng lên (áp suất cao). Ở những vùng có áp suất cao, không khí chìm xuống bề mặt trái đất nhanh hơn so với tốc độ di chuyển đến các khu vực xung quanh. Vì số lượng phân tử không khí trên bề mặt tăng lên, nên có nhiều phân tử hơn để tác dụng lực lên bề mặt đó. Với trọng lượng lớn hơn của không khí trên hồ chứa, mức thủy ngân tăng lên mức cao hơn.

Nếu trọng lượng của thủy ngân lớn hơn áp suất khí quyển, mức thủy ngân sẽ giảm xuống (áp suất thấp). Ở những vùng có áp suất thấp , không khí di chuyển ra khỏi bề mặt Trái đất nhanh hơn tốc độ nó có thể được thay thế bằng luồng không khí từ các khu vực xung quanh. Vì số lượng phân tử không khí trên diện tích giảm, nên có ít phân tử tác dụng lực lên bề mặt đó hơn. Với trọng lượng không khí giảm trên hồ chứa, mức thủy ngân giảm xuống mức thấp hơn.

Các loại khí áp kế khác bao gồm khí áp kế aneroid và kỹ thuật số. Phong vũ biểu aneroid không chứa thủy ngân hoặc bất kỳ chất lỏng nào khác, nhưng có một buồng kim loại kín, kín. Buồng mở rộng hoặc co lại để đáp ứng với những thay đổi về áp suất và một con trỏ trên mặt đồng hồ được sử dụng để chỉ số đọc áp suất. Phong vũ biểu hiện đại là kỹ thuật số và có thể đo áp suất không khí một cách chính xác và nhanh chóng. Các thiết bị điện tử này hiển thị chỉ số áp suất không khí hiện tại trên màn hình.

Hệ thống áp suất thấp và cao

Áp suất khí quyển bị ảnh hưởng bởi sự đốt nóng ban ngày từ mặt trời. Sự nóng lên này không xảy ra đồng đều trên khắp Trái đất vì một số khu vực trở nên nóng hơn những khu vực khác. Khi không khí ấm lên, nó tăng lên và có thể dẫn đến hệ thống áp suất thấp.

Áp suất ở trung tâm của hệ thống áp suất thấp thấp hơn không khí ở khu vực xung quanh. Gió thổi về phía vùng áp thấp làm cho không khí trong khí quyển bốc lên. Hơi nước trong không khí bốc lên ngưng tụ tạo thành mây và trong nhiều trường hợp tạo thành mưa. Do Hiệu ứng Coriolis , kết quả của sự quay của Trái đất, gió trong hệ thống áp suất thấp lưu thông ngược chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu và theo chiều kim đồng hồ ở Nam bán cầu. Các hệ thống áp suất thấp có thể tạo ra thời tiết không ổn định và các cơn bão như lốc xoáy, cuồng phong và cuồng phong. .Theo nguyên tắc chung, bass có áp suất khoảng 1.000 milibar (29,54 inch thủy ngân). Tính đến năm 2016, áp suất thấp nhất từng được ghi nhận trên Trái đất là 870 mb (25,69 inHg) trong mắt bão Tip trên Thái Bình Dương vào ngày 12 tháng 10 năm 1979.

Trong các hệ thống áp suất cao , không khí ở trung tâm của hệ thống có áp suất cao hơn không khí ở khu vực xung quanh. Không khí trong hệ thống này chìm xuống và di chuyển khỏi áp suất cao. Không khí chìm này làm giảm hơi nước và sự hình thành mây, dẫn đến gió nhẹ và thời tiết ổn định. Luồng khí trong hệ thống áp suất cao ngược với luồng không khí trong hệ thống áp suất thấp. Không khí lưu thông theo chiều kim đồng hồ ở bán cầu bắc và ngược chiều kim đồng hồ ở bán cầu nam.

Bài viết được chỉnh sửa bởi Regina Bailey

nguồn

• Britannica, Nhà xuất bản bách khoa toàn thư. “Áp suất không khí.” Encyclopædia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc., ngày 5 tháng 3 năm 2018, www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• Hội Địa lý Quốc gia. “Áp kế.” Hiệp hội Địa lý Quốc gia , ngày 9 tháng 10 năm 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• “Những thăng trầm của áp suất không khí.” An Toàn Thời Tiết Mùa Đông | Trung tâm Giáo dục Khoa học UCAR , scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.