Выйти замуж 

Как определить атмосферное давление на ноутбуке. Атмосферное давление в физике. Влияние пониженного атмосферного давления на человека

Люди различных профессий должны знать о понятии атмосферного давления: медики, летчики, ученые, полярники и другие. Оно напрямую воздействует на специфику их работы. Атмосферное давление – это величина, что помогает предсказать и спрогнозировать погоду. Если оно повышается, то это говорит о том, что погода будет солнечная, а если давление понижается, то это предвещает ухудшение погодных условий: появляется облачность и идут атмосферные осадки в виде дождя, снега, града.

Понятие и сущность атмосферного давления

Определение 1

Атмосферное давление – это сила, которая действует на поверхность. Иными словами, в каждой точке атмосферы давление равно массе вышележащего столба воздуха с основанием, которое равно единице.

Единицей измерения атмосферного давления является Паскаль (Па), который приравнивается силе в 1 Ньютон (Н), что действует на площадь в 1 м2 (1 Па = 1 Н/м2). Атмосферное давление в метрологии выражается в гектопаскалях (гПа) с точностью до 0,1 гПа. А 1 гПа, в свою очередь, равен 100 Па.

В качестве единицы измерения атмосферного давления до недавнего времени использовался миллибар (мбар) и миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст.). Давление измеряется абсолютно на всех метеорологических станциях. Для того чтобы составить приземные синоптические карты, которые отражают погодные условия в данный период времени, давление на уровне станции приводят в соответствие со значениями уровня моря. Благодаря этому можно выделить области с высоким и низким атмосферным давлением (антициклоны и циклоны), а также атмосферные фронты.

Определение 2

Среднее атмосферное давление на уровне моря, которое определяется на широте 45 градусов, при температуре воздуха 0 градусов, составляет 1013,2 гПа. Данная величина принимается за стандартную, она получила название «нормальное давление».

Измерение атмосферного давления

Мы часто забываем о том, что воздух имеет вес. У поверхности Земли плотность воздуха составляет 1,29 кг/м3. Еще Галилей доказал, что воздух имеет вес. А его ученик, Эванджелиста Торричелли, смог доказать, что воздух оказывает влияние на все тела, которые расположены на земной поверхности. Это давление стали называть атмосферным.

По формуле расчета давления столба жидкости рассчитать атмосферное давление нельзя. Ведь для этого необходимо знать высоту столба жидкости и плотность. Однако у атмосферы не существует четкой границы, а с ростом высоты уменьшается плотность атмосферного воздуха. Поэтому Эванджелиста Торричелли предложил иной метод для определения и нахождения атмосферного давления.

Он взял стеклянную трубку длиной около метра, которая с одного конца была запаяна, налил в нее ртуть и опустил открытой частью в чашу с ртутью. Немного ртути вылилось в чашу, но основная часть осталась в трубке. Каждый день количество ртути в трубе незначительно колебалось. Давление ртути на определенном уровне создается при помощи веса столба ртути, поскольку в верхней части трубки воздуха над ртутью нет. Там расположен вакуум, который получил название «торричеллиева пустота».

Замечание 1

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что атмосферное давление приравнивается давлению ртутного столбца в трубке. Измерив высоту ртутного столбца, можно рассчитать давление, что производит ртуть. Оно приравнивается атмосферному. Если атмосферное давление повышается, то ртутный столбец в трубке Торричелли увеличивается, и наоборот.

Рисунок 1. Измерение атмосферного давления. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Приборы для измерения атмосферного давления

Для измерения атмосферного давления используются такие виды приборов:

  • станционный барометр чашечный ртутный СР-А (для диапазона 810-1070 гПа, что характерен для равнин) или СР-Б (для диапазона 680-1070 гПа, который наблюдается на высокогорных станциях);
  • барометр-анероид БАММ-1;
  • барограф метеорологический М-22А.

Наиболее точными и часто используемыми являются ртутные барометры, которые применяются для измерения атмосферного давления на метеорологических станциях. Они располагаются в помещениях в специально оборудованных шкафах. Доступ к ним строго ограничен в целях техники безопасности: с ними могут работать только специально подготовленные специалисты и наблюдатели.

Более распространенными являются барометры-анероиды, которые применяются для измерения атмосферного давления на метеорологических станциях и на географических стационарах для маршрутных исследований. Зачастую они применяются для барометрического нивелирования.

Барограф М-22А чаще всего используется для фиксации и непрерывной регистрации каких-либо изменений атмосферного давления. Они могут быть двух типов:

  • для того чтобы зарегистрировать суточное изменение давления, применяется М-22АС;
  • для того чтобы зарегистрировать изменение давления в течение 7 дней, применяется М-22АН.

Устройство и принцип действия приборов

Рассмотрим для начала чашечный ртутный барометр. Данный прибор состоит из стеклянной калиброванной трубки, которая заполнена ртутью. Ее верхний конец запаян, а нижний погружается в чашу с ртутью. Чашка ртутного барометра состоит из трех частей, которые соединены резьбой. Средняя чаша внутри имеет диафрагму со специальными отверстиями. Благодаря диафрагме затрудняется колебание ртути в чаше, предотвращая тем самым попадание воздуха.

В верхней части чашечного ртутного барометра есть отверстие, сквозь которое чаша сообщается с воздухом. В некоторых случая отверстие закрывается винтом. В верхней части трубки воздуха нет, поэтому под влиянием атмосферного давления столбик ртути поднимается в колбе до определенной высоты на поверхность ртути в чаше.

Масса столба ртути приравнивается к величине атмосферного давления.

Следующим прибором является барометр. Принцип его устройства заключается в следующем: стеклянная трубка защищается металлической оправой, на которую наносится шкала измерения в паскалях или миллибарах. Верхняя часть оправы имеет продольный прорез для того, чтобы наблюдать за положением ртутного столбика. Для максимально точного отчета мениска ртути располагается кольцо с нониусом, которое перемещается вдоль шкалы при помощи винтика.

Определение 3

Шкала, которая предназначена для определения десятых долей, называется компенсированная шкала.

От загрязнения она предохраняется защитным кожухом. В средней части барометра вмонтирован термометр для того, чтобы учитывать влияние температуры окружающей среды. По его показаниям вводится температурная поправка.

С целью исключения искажений показаний ртутного барометра вводится ряд поправок:

  • температурная;
  • инструментальная;
  • поправки на ускорение силы тяжести в зависимости от высоты над уровнем моря и широты места.

Барометр-анероид БАММ-1 используется для замеров атмосферного давления в приземных условиях. Его чувствительным элементом является блок, который состоит из трех соединенных анероидных коробок. Принцип устройства барометра-анероида основывается на деформации мембранных коробок под действием атмосферного давления и трансформацией линейных перемещений мембран при помощи передаточного механизма в угловые перемещения стрелы.

В качестве приемника выступает металлическая анероидная коробка, которая оснащена гофрированным дном и крышкой, воздух из них полностью выкачивается. Пружина оттягивает крышку коробки и предохраняет ее от сплющивания воздушным давлением.

Рисунок 2. Подтверждение существования атмосферного давления. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Под атмосферным давлением подразумевается давление толщи атмосферного воздуха на поверхность Земли и предметы, расположенные на ней. Степень давления соответствует весу атмосферного воздуха с основанием определённой площади и конфигурации.

Основной единицей измерения атмосферного давления в системе СИ выступает Паскаль (Па). Помимо Паскалей также используются другие единицы измерения:

  • Бар (1 Ба=100000 Па);
  • миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.= 133,3 Па);
  • килограмм силы на квадратный сантиметр (1 кгс/см 2 =98066 Па);
  • техническая атмосфера (1 ат=98066 Па).

Приведённые выше единицы измерения используются в технических целях, за исключением миллиметров ртутного столба, который служит для прогнозов погоды.

В роли основного прибора для измерения атмосферного давления выступает барометр. Устройства делятся на два типа - жидкостные и механические. Конструкция первых основана на колб, заполненной ртутью и погружённой открытым концом в сосуд с водой. Вода в сосуде передаёт давления столба атмосферного воздуха ртути. Его высота и выступает в роли показателя давления.

Механические барометры более компактны. Принцип их работы заключен в деформации металлической пластины под действием атмосферного давления. Деформирующаяся пластина давит на пружину, а та, в свою очередь, приводит в движение стрелку прибора.

Влияние атмосферного давления на погоду

Атмосферное давление и его влияние на состояние погоды разнится в зависимости от места и времени. Оно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Более того, существуют динамические изменения, связанные с движением областей высокого (антициклоны) и низкого давления (циклоны).

Изменения в погоде, связанные с атмосферным давлением, возникают из-за движения воздушных масс между областями с разным давлением. Перемещение воздушных масс образуют ветер, скорость которого зависит от разницы давлений в локальных областях, их масштабов и удаления друг от друга. Кроме того, движения воздушных масс приводят к изменению температуры.

Стандартное атмосферное давление равняется 101325 Па, 760 мм рт. ст. или 1,01325 бар. Однако человек может спокойно переносить широкий спектр давления. К примеру, в городе Мехико, столице Мексике с населением в почти 9 млн. человек, средний показатель атмосферного давления составляет 570 мм рт. ст.

Таким образом, величина стандартного давления определена точно. А комфортное давление имеет значительный диапазон. Эта величина достаточно индивидуальна и полностью зависит от условий, в которых родился и проживал конкретный человек. Так, резкое перемещение из зоны с относительно высоким давлением в область более низкого может отразиться на работе кровеносной системы. Однако при длительной акклиматизации негативное влияние сходит на нет.

Повышенное и пониженное атмосферное давление

В зонах высокого давления погода носит спокойный характер, небо безоблачно, а ветер умеренный. Высокое атмосферное давление летом приводит к жаре и засухам. В зонах низкого давления погода носит преимущественно облачный характер с ветром и осадками. Благодаря таким зонам летом настаёт прохладная облачная погода с дождём, а зимой случаются снегопады. Высокая разность давления в двух областях выступает одним из факторов, приводящих к образованию ураганов и штормовых ветров.

Вокруг нашей планеты есть атмосфера, которая давит на все, находящееся внутри нее: породы, растения, людей. Нормальное атмосферное давление для человека безопасно, но его изменения могут серьезно повлиять на состояние здоровья и самочувствие. Чтобы избежать возможных неприятностей, ученые разных специальностей и изучают воздействие АД на человека.

Атмосферное давление – что это такое?

Планета окружена воздушной массой, которая под воздействием гравитации осуществляет давление на все предметы, находящиеся на Земле. Человеческое тело – не исключение. Вот что такое атмосферное давление, а если говорить более простым и понятным языком: АД – сила, с которой осуществляется давление воздуха на земную поверхность. Измеряться она может в паскалях, миллиметрах ртутного столба, атмосферах, миллибарах.

Атмосферное давление при нормальных условиях


На планету давит воздушный столб весом в 15 тонн. По логике, такая масса должна была бы раздавить все живое, что есть на Земле. Почему же этого не происходит? Все просто: дело в том, что давление внутри организма и нормальное атмосферное давление для человека равны. То есть, силы снаружи и внутри уравновешиваются, и человек чувствует себя вполне комфортно. Достигается такой эффект за счет растворяющихся в тканевых жидкостях газов.

Какое атмосферное давление является нормальным? Идеальным АД принято считать 750-765 мм рт. ст. Эти значения считаются правильными для бытовых условий, но они верны не для всех местностей. На планете есть зоны пониженного – до 740 мм рт. ст. – и повышенного – до 780 мм рт. ст. – давления. Люди, живущие в них, адаптируются и не ощущают никакого дискомфорта. При этом приезжие тут же почувствуют перепад и некоторое время будут жаловаться на недомогание.

Нормы атмосферного давления по регионам

Для разных точек земного шара нормальное атмосферное давление в мм ртутного столба отличное. Объясняется это тем, что на регионы атмосфера воздействует неодинаково. Вся планета поделена на атмосферные пояса и даже в пределах небольших площадей показания могут отличаться на несколько единиц. Правда, не резкие перепады ощущаются редко и организмом воспринимаются нормально.

Меняется нормальное атмосферное давление для человека под влиянием различных факторов. Оно зависит от приподнятости местности над уровнем моря, средней влажности и температуры. Над теплыми зонами, например, сжатие атмосферы не такое сильное, как над холодными. Сильно на давление влияет высота:

  • на 2000 м над уровнем моря, нормальным считается давление в 596 мм рт. ст.,
  • на 3000 м – 525 мм рт. ст.;
  • на 4000 м – 462 мм рт. ст.

Какое атмосферное давление считается нормальным для человека?

Определять АД нужно в идеальных условиях: четко над уровнем моря при температуре 15 градусов. Чему равно нормальное атмосферное давление? Единого справедливого для всех показателя не существует. То, какое нормальное атмосферное давление будет для одного или другого человека, зависит от состояния здоровья, условий жизни, наследственных факторов. Достоверно можно сказать только то, что оптимальное АД – такое, которое не причиняет вреда и не ощущается.

Как влияет атмосферное давление на людей?

Его воздействие чувствуют не все, но это не значит, что влияние атмосферного давления на людей отсутствует. Резкие перепады, как правило, дают о себе знать. АД в человеческом организме зависит от силы выталкивания крови из сердца и сопротивления сосудов. Оба показателя могут колебаться при смене циклонов и антициклонов. Реакция организма на скачки давления зависит от того, какое нормальное атмосферное давление для этого человека. Гипотоники, к примеру, плохо реагируют на пониженное АД, а гипертоники страдают от его еще большего повышения.

Высокое атмосферное давление – влияние на человека


Для антициклона характерна сухая, ясная и безветренная погода. Повышенное АД сопровождается чистым небом. При таких условиях не наблюдается скачков температуры. Тяжелее всего на высокое давление реагируют гипертоники – особенно пожилого возраста, – люди, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой системы, и аллергики. Во время антициклонов в больницах чаще фиксируются случаи инфарктов, инсультов, гипертонических кризов.

Понять, что давление повышенное, можно, зная, какое нормальное атмосферное давление для человека. Если тонометр показывает значение на 10-15-20 единиц его превышающее, такое АД уже считается высоким. Кроме того, повышение давления определяется по таким симптомам, как:

  • головная боль;
  • пульсация в голове;
  • гиперемия лица;
  • шум и свист в ушах;
  • тахикардия;
  • рябь перед глазами;
  • слабость;
  • быстрая утомляемость.

Как влияет на людей низкое атмосферное давление

Первыми пониженное АД начинают чувствовать сердечники и люди, страдающие от внутричерепного давления. Они ощущают общую слабость, недомогание, жалуются на мигрени, одышку, недостаток кислорода и иногда боли в области кишечника. Циклон сопровождается повышением температуры и влажности. Организмы гипотоников на это реагируют расширением сосудов с понижением их тонуса. Клеткам и тканям при этом не достается достаточного количества кислорода.

Характерными для пониженного атмосферного давления также считаются такие признаки:

  • учащенное и затрудненное дыхание;
  • приступообразная спазматическая головная боль;
  • тошнота;
  • упадок сил.

Метеозависимость – как с ней бороться?

Эта проблема сложная и неприятная, но справиться с нею можно.

Как бороться с метеозависимостью гипотоникам:

  1. Здоровый и продолжительный – не менее 8 часов – сон укрепляет иммунитет и делает его более устойчивым к перепадам АД.
  2. Для тренировки сосудов подойдут обливания или регулярный контрастный душ.
  3. Улучшить самочувствие помогают иммуномодуляторы и тонизирующие средства.
  4. Не стоит подвергать организм слишком сильным физическим нагрузкам.
  5. В рацион обязательно нужно включить продукты, содержащие бета-каротин и аскорбиновую кислоту.

Советы для гипертоников немного другие:

  1. В пищу рекомендуется употреблять больше овощей и фруктов, в составе которых содержится калий. Соли, жидкости из рациона лучше исключить.
  2. На протяжении дня следует несколько раз принимать душ – легкий, контрастный.
  3. Регулярно мерять давление и при необходимости принимать
  4. В период повышенного АД не браться за сложные дела, требующие высокой концентрации внимания.
  5. Не подниматься на большую высоту в период установившегося антициклона.

Всем известно, что формула для расчёта давления жидкости выглядит следующим образом: р=ρgh, где р - давление жидкости на дно сосуда, ρ - плотность воды, g - сила тяжести, действующая на 1кг, h - высота столба жидкости.

Но чтобы рассчитать по этой формуле атмосферное давление, нам нужно знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Поскольку, у атмосферы определённой границы не существует, расчёт атмосферного давления по этой формуле невозможен.

Как измерить атмосферное давление? Опыт Торичелли

Но как же его тогда измерить? В этом нам помог итальянский учёный, который учился у Галилея, Эванджелиста Торричелли. Он провёл опыт, где взял стеклянную, запаянную с одного конца, трубку длиной примерно 1м и заполнил её ртутью. Другой конец трубки заткнули.

Трубку опустили заткнутым концом в чашу и открыли её, вследствие чего часть ртути вылилась в чашу. Высота столба ртути получилась примерно 760 мм. В промежутке между вершиной столба ртути и концом трубки безвоздушное пространство.

Но казалось бы, при чём тут атмосферное давление? А вот при чём: атмосфера давит на поверхность ртути, в то время как ртуть находится в равновесии. Из этого следует, что давление ртути в трубке на уровне поверхности ртути в чаше равняется атмосферному.

Если оного больше, то ртуть будет выливаться из трубки, если меньше - то ртуть из чаши будет переходить в трубку. из этого опыта следует, что атмосферное давление равняется давлению ртути в трубке (р атм = р ртути).

Теперь, измерив высоту столба ртути, мы можем посчитать атмосферное давление, которое будет равно: плотность ртути умноженную на силу тяжести, действующая на 1кг умноженную на высоту столба ртути. Это и будет атмосферное давление.

Атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба

Так как в опыте Торричелли чем выше атмосферное давление, тем выше столб ртути в трубке, стало принято измерять атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Если давление будет 760 мм рт. ст., то высота столба ртути в трубке будет равна 760мм соответственно.

Проведём параллель с известной нам единицей измерения давления - паскалем (Па). Итак, давление 1 мм рт. ст. равняется...

р = gρh, p = 9,8 Н/кг * 13600 кг/м^3 * 0,001м ≈ 133,3 Па.

Равняется 133,3 Па, где 9,8 Н/кг - сила тяжести, действующая на 1кг 13600 кг/м^3 - плотность (ρ) ртути, а 0,001 м - 1 миллиметр ртутного столба.

В сводках погоды можно услышать, что атмосферное давление равно 1030 гектопаскалям (1030 гПа). Это то же самое, что и 760 мм рт. ст. и является нормальным атмосферным давлением.

Не секрет, что атмосферное давление нестабильно и меняется на протяжение дня. Зачастую, это происходит от изменения погоды.

Сейчас никто не измеряет линейкой высоту столба ртути в трубке. Для измерения атмосферного давления используют ртутный барометр (от греч. барос - тяжесть и метро - измерять). Самый простейший ртутный барометр получится, если к трубке с ртутью, которая использовалась в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную измерительную шкалу.

Цели и задачи: продолжить формирование знаний и представлений об атмосфере; разобрать с учащимися новые понятия и определения; рассмотреть виды, величину, причины изменения и способы измерения Ат. Д.; доказать учащимся существование Ат. Д.; показать интеграцию с биологией – растения-барометры; формировать умение обобщать, выделять главное, проводить аналогию, выявлять причинно-следственные связи; приобщать к географическим терминам, формировать сознательную дисциплину.

Форма урока:

 беседа, демонстрация опыта, доказывающего существование Ат. Д (лист бумаги и стакан с водой). Решение практических задач по Ат. Д.

Тип урока:

объяснение нового материала.

Оборудование:

 барометр-анероид, стакан с водой, лист бумаги, учебник, атлас для 6 класса.

Термины и понятия:

 Ат. Д., нормальное давление, барометр ртутный, барометр-анероид. Эванджелист Торричелли объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, проблемный.

ХОД УРОКА

1. Организацонный момент.

2. Новая тема после практической работы.

Всякое вещество имеет свой вес и массу и даже воздух. Воздух оказывает давление на все предметы, с которыми соприкасается, например, опыт со стаканом воды и листом бумаги.

Масса 1м 3 воздуха над уровнем моря равна 1 кг 300 г

Если взять столб воздуха от земной поверхности до верхней границы атмосферы, то окажется, что на 1см 2 поверхности, воздух давит с такой же силой, как гиря массой 1 кг 33 г (1 м 2 =10 000 см 2 x 1,33 =13 300 кг (13 т 300 кг)

Давайте попробуем вычислить давление, оказываемое атмосферой на вашу ладонь.

Площадь ладони равна 60 см 2 x 1,33 кг = 79,8 кг

Ребята, а почему мы или другие живые организмы не ощущаем давление, которое давит на нас? (Т.к. оно уравновешивается внутренним давлением, существующим внутри человеческого организма). Вот мы с вами и подошли к определению – Атмосферное давление – это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и все находящиеся на ней предметы (записать в тетради ).

А кто же измерил и установил что такое атмосферное давление?

В XVII в. Итальянский учёный Э. Торричелли доказал, что атмосферное давление существует.

Он провёл такой опыт: Взял трубку высотой 1 м, с одного конца запаял и налил ртуть (это жидкий ядовитый металл Нg) перевернул трубку в чашу с ртутью и открыл, часть ртути вылилась, а часть осталась в трубке. Если Атм. Д. ослабеет, то ртуть ещё немного выльется, если повыситься, то столбик ртути поднимется.

Что же мешало ртути вылиться полностью? (Давление воздуха давит на ртуть в чашке и не даёт ртути вылиться) что и показал опыт со стаканом с водой.

Сейчас обратимся к учебнику стр. 144

Установлено, что нормальным Атм. Д. является 760 мм рт.ст. на уровне моря у параллели 45° (рис. 72) записать в тетрадь.

Чем же измеряют Атм. Д.?

Барометр (ртутный) от греческого барос-тяжесть, метрео-измеряю. Используется на всех метеорологических станциях, где помимо ещё установлен и барограф (графо-пишу).

Анероид (без жидкости) коробочка, из которой выкачан воздух. Если давление увеличивается, коробочка сжимается, если уменьшается, коробочка расширяется, стрелка показывает изменение её объёма.

Если Атм. Д. понижается – то это к (к дождю)

Если повышается – то это к (к ясной погоде)

Но как же происходит изменение атмосферного давления?

Давайте ещё раз обратимся к рис. 72

Вывод: значит с высотой давление будет понижаться . А через сколько метров?

С высотой воздух становится менее плотным, кислород в нём уменьшается, дышать становится труднее. Поэтому, когда человек поднимается в горы уже на высоте 300 м, начинает чувствовать себя плохо – появляется отдышка, головокружение, кровотечение из носа.

Через каждые 10,5 м Атм. Д. понижается на 1 мм рт. ст.

Атмосферное давление изменяется и от температуры . Тёплый воздух легче (расширяется) – Атм.Д. – низкое ; холодный воздух тяжелее (сжимается) Атм. Д. – высокое .

В природе существуют растения, которые могут чувствовать изменение Атм.Д. и предсказывать погоду (клевер, фиалка, горицвет, полевой вьюнок, белая кувшинка – “Занимательная биология” стр. 83; репродукции цветов взять у учителя биологии).

Где вам может пригодиться изучаемый сейчас на уроке материал? (Ответы учеников).

3. Закрепление

Вопрос № 2.

а) холодная погода – повышается Атм. Д.

б) тёплая погода – понижается Атм. Д.

Вопрос № 5. Высота г. Казань по атласу 200 м; широта 54,5° с.ш. Необходимо узнать какое давление в г. Казань? 200 м / 10,5 м = 19,04 мм; 760 мм – 19,04 =741 мм рт.ст.

Задача: У подножия горы на высоте 2300 м над уровнем океана давление воздуха равно 756 мм, а на вершине горы в то же самое время 720 мм. Определите относительную и абсолютную высоту горы?

756 мм – 720 мм = 36мм x 10,5 м = 478 м (относительная высота)

478 м + 200 м = 678 м (абсолютная высота)

Рисунок №1

Задача: Если у подножия горы давление 760 мм, то какое давление будет на высоте 336 м?

336 м / 10,5 м = 32 мм;

760 мм – 32 мм = 728 мм рт.ст.

4. Домашнее задание: § 38 вопрос №3; №4