Atmosférický tlak
Atmosférický tlak (iné názvy: tlak vzduchu, barometrický tlak) je tlak, spôsobený atmosférou planéty Zem. Tento tlak je vyvolaný tiažou vzduchového stĺpca siahajúceho od nadmorskej výšky, v ktorej tlak meriame, až po hornú hranicu atmosféry.
Atmosférický tlak je tlak masy vzduchu v atmosfére podmienený gravitačným pôsobením Zeme. Normálna hodnota atmosférického tlaku (hodnota určená pre fyzikálne výpočty) pri hladine mora je 101 325 Pa. Vrstva atmosféry (hmotnosť molekúl vzduchu v stĺpci) Zeme pôsobí tlakovou silou na zemský povrch. Hodnota tohoto tlaku je najväčšia na zemskom povrchu a s rastúcou výškou klesá. Barometrický tlak nie je stály, neustále kolíše v danom bode zemského povrchu okolo určitej hodnoty. Na tlak vzduchu má okrem nadmorskej výšky vplyv aj teplota vzduchu a prúdenie vzduchu.
Tlak menší ako barometrický tlak sa nazýva podtlak, tlak väčší ako barometrický tlak sa nazýva pretlak.
Atmosférický tlak má veľký význam v meteorológii.
Barometrická rovnica
Pretože plyn (vzduch) má vysokú stlačiteľnosť nie je barometrický tlak lineárnou funkciou výšky ako je to pri kvapalinách (pozri hydrostatický tlak). Ak sa mení hustota s tlakom podľa Boyle-Mariottovho zákona, môžeme v atmosfére vymedziť vrstvu vzduchu s hustotou , ktorá sa nachádza vo výške . Zo vzťahu pre hydrostatický tlak pre tlakový rozdiel vo vrstve platí
Podľa Boyle-Mariottov zákona pri stálej teplote platí
- ,
kde a označuje nejakú známu (základnú) hustotu a tlak.
Z predchádzajúcich vzťahov dostaneme
odkiaľ po integrácii a úprave dostaneme vzťah
Tento vzťah je označovaný ako barometrická rovnica.
Pre závislosť hustoty vzduchu od výšky môžeme podobne
Normálny tlak
Tlak vzduchu je závislý od nadmorskej výšky, od veľkosti tiažového zrýchlenia, od hrúbky, teploty a hustoty atmosféry v danom mieste. Z dôvodu ľahšieho porovnávania výsledkov rôznych meraní barometrického tlaku bol zavedený tzv. normálny tlak vzduchu (normálny atmosférický tlak) pn (tiež p0), ktorý je definovaný ako približne priemerná hodnota tlaku vzduchu pri morskej hladine na 45° s.š. pri teplote 15 °C a tiažovom zrýchlení gn = 9,80665 ms−2.
:
Časové zmeny atmosférického tlaku
Jeho časové zmeny môžu byť:
- peroidné – spôsobené termickými a gravitačnými príčinami (striedanie noci a panoci, pôsobením Slnka a pod.)
- aperoidné – spôsobené prítomnosťami tlakových útvarov (tlaková níž, tlaková výš)
Meranie
V meteorológii meriame tlak najčastejšie pomocou kvapalinových tlakomerov, barometrov, aneroidov a barografov.
V meteorológii sa atmosférický tlak vyjadruje najčastejšie jednotkou hektopascal (hPa). Pri použití kvapalinových barometrov sa stále používa jednotka torr (milimeter ortuťového stĺpca).
pascal (Pa) |
bar (bar) |
technická atmosféra (at) |
atmosféra (atm) |
torr (torr) |
libra sily na štvorcový palec (psi) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| jednotka | N.m-2 | Mdyn.cm-2 | kp.cm-2 | PSTP | mm Hg | lbf.in-2 |
| 1 Pa | * | 10−5 | 1,0197×10−5 | 9,8692×10−6 | 7,5006×10−3 | 145,04×10−6 |
| 1 bar | 100 000 | * | 1,0197 | 0,98692 | 750,0638 | 14,5038 |
| 1 at | 98 066,5 | 0,980665 | * | 0,96784 | 735,5613 | 14,2233 |
| 1 atm | 101 325 | 1,01325 | 1,0332 | * | 760,0021 | 14,6959 |
| 1 torr | 133,322 | 1,3332×10−3 | 1,3595×10−3 | 1,3158×10−3 | * | 19,337×10−3 |
| 1 psi | 6 894,76 | 68,948×10−3 | 70,307×10−3 | 68,046×10−3 | 51,7151 | * |
Použitie
Meranie atmosférického tlaku má veľký význam v meteorológii, pretože atmosférický tlak (a predovšetkým jeho zmeny a rýchlosť týchto zmien) sú dôležité pre predpoveď počasia. Napr. zvýšenie atmosférického tlaku obvykle znamená príchod slnečného počasia s malou oblačnosťou, pokles tlaku ohlasuje príchod oblačnosti a daždivého počasia.
