3784502856

tylko z wysokością, ale w każdym miejscu występują zmiany związane z mchem powietrza przy przesuwaniu się frontów i podczas sztormów. Pomiary ciśnienia i jego zmian są bardzo ważne dla meteorologów opracowujących prognozy pogody.

Barometry

Przyrządy służące do pomiaru ciśnienia atmosferycznego nazywają się barometrami. Najprostszy jest barometr rtęciowy pokazany na rysunku. Pionowa rurka szklana o długości co najmniej 76 centymetrów (760 milimetrów) zatopiona jest na górnym końcu i wypełniona rtęcią. Otwartym końcem zanurzona jest w naczyniu wypełnionym rtęcią. Rtęć może wypływać z rurki przez jej dolny koniec aż do momentu, gdy jej poziom osiągnie wysokość 76 centymetrów względem poziomu rtęci w naczyniu. Pozostała część rurki jest pusta, z wyjątkiem niewielkiej ilości pary rtęci. Wysokość słupka rtęci pozostaje stała, nawet wtedy, gdy rurkę pochylimy, chyba że jej wierzchołek znajdzie się na poziomie niższym niż 76 centymetrów — wówczas rtęć wypełni całą jej długość.

Dlaczego rtęć zachowuje się w taki sposób? Wyjaśnienie jest podobne, jak w przypadku huśtawki (dźwigniowej), która jest w równowadze wtedy, gdy ciężary osób siedzących na jej końcach są jednakowe. Barometr jest w równowadze wtedy, gdy ciśnienie wytworzone przez ciężar rtęci w rurce jest takie samo jak zewnętrzne ciśnienie atmosferyczne. Niezależnie od średnicy rurki słup rtęci o wysokości 76 centymetrów waży tyle samo, ile waży słup powietrza o takiej samej średnicy, lecz o wysokości 30 kilometrów. Gdy ciśnienie powietrza wzrasta, rtęć w rurce jest wypychana na większą wysokość. To wypychanie rtęci przez ciężar powietrza atmosferycznego odbywa się dosłownie bezpośrednio.

Czy barometr mógłby być wypełniony wodą? Tak, ale wtedy rurka musiałaby mieć znacznie większą wysokość — dokładnie 13,6 razy większą. Liczba ta wynika z porównania gęstości rtęci i wody. Słup wody powinien mieć 13,6 razy większą objętość — ciężar takiej ilości wody jest taki sam jak ciężar rtęci w rurce. Oznacza to, że wysokość słupka wody winna być 13,6 razy większa, tzn. winna wynosić 13,6 • 0,76 metra = 10,3 metra. Zupełnie niepraktyczna wartość!

Z identycznym mechanizmem mamy do czynienia podczas picia przez słomkę. Wysysając powietrze, zmniejszamy ciśnienie wewnątrz słomki. Powietrze atmosferyczne wywiera ciśnienie na napój, wypychając go w obszar obniżonego ciśnienia. Mówiąc ściśle, napój nie jest wsysany — to powietrze go wpycha do słomki. Gdyby powietrze to nie miało dostępu do napoju, to wciągnięcie go przez samo ssanie byłoby niemożliwe; sytuacja taka występuje wtedy, gdy chcemy napić się z butelki szczelnie zakorkowanej, ze słomką przebitą przez korek.

Barometr aneroidowy

Na rysunku pokazany jest mały przenośny barometr zwany aneroidem. Jego głównym elementem jest puszka metalowa zawierająca częściowo wypompowane powietrze o zmniejszonej gęstości. Zawiera ona elastyczną membranę, która może wyginać się do środka lub na zewnątrz, odpowiednio do zmian ciśnienia atmosferycznego. Do membrany przymocowana jest wskazówka poruszająca się razem z nią dzięki odpowiedniemu układowi dźwigni i sprężyn. Ponieważ ciśnienie atmosferyczne zależy od wysokości, aneroid jest często stosowany — po odpowiednim przeskalowaniu —jako wysokości om i erz. Niektóre modele są tak czułe, że reagują na zmiany wysokości mniejsze niż 1 metr.

Ciśnienie wewnątrz próżniowej lampy kineskopowej w telewizorze wynosi ok. jednej dziesięciotysięcznej paskala (~ 10"⁴ Pa). Z kolei na

wysokości 500 kilometrów, na jakiej krążą sztuczne satelity Ziemi, ciśnienie jest dziesięć