Khái niệm cơ bản về 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) bên trên nó.

Không khí nặng bao nhiêu ?

Áp suất không khí là một khái niệm khó. Làm thế nào một thứ vô hình dung hoàn toàn có thể có khối lượng và khối lượng ? Không khí có khối lượng vì nó được tạo thành từ hỗn hợp những khí có khối lượng. Cộng khối lượng của toàn bộ những khí này tạo thành không khí khô ( oxy, nitơ, carbon dioxide, hydro và những chất khác ) và bạn sẽ có khối lượng của không khí khô .

Khối lượng phân tử hoặc khối lượng mol của không khí khô là 28,97 gam trên mol. Mặc dù không nhiều lắm nhưng một khối không khí nổi bật được tạo thành từ một số lượng lớn những phân tử không khí. Như vậy, bạn hoàn toàn có thể mở màn thấy không khí hoàn toàn có thể có khối lượng đáng kể như thế nào khi khối lượng của tổng thể những phân tử được cộng lại với nhau .

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 ở trên một khu vực tăng lên, thì có nhiều phân tử hơn để tạo áp suất lên khu vực đó và tổng áp suất khí quyển của nó tăng lên. Đây là cái mà chúng tôi gọi là áp suất cao. Tương tự như vậy, nếu có ít phân tử không khí hơn ở trên một khu vực, áp suất khí quyển giảm. Đây được gọi là áp suất thấp .

Áp suất không khí không đồng đều trên Trái đất. Nó xê dịch từ 980 đến 1050 milibar và biến hóa theo độ cao. Càng lên cao, khí áp càng giảm. Điều này là do số lượng phân tử không khí giảm ở độ to lớn hơn, do đó làm giảm tỷ lệ không khí và áp suất không khí. Áp suất không khí cao nhất ở mực nước biển, nơi có tỷ lệ không khí lớn nhất .

Khái niệm cơ bản về áp suất không khí

Có 5 điều cơ bản về áp suất không khí :

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

Đo áp suất không khí

Đây là hình ảnh cận cảnh của kim ở chỉ báo ‘ Thay đổi ‘ của khí áp kế dùng để đo áp suất không khí .Hình ảnh Gannet77 / E + / Getty

Một thước đo được sử dụng để đo áp suất khí quyển trong các đơn vị gọi là bầu khí quyển hoặc milibars. Loại khí áp kế lâu đời nhất là phong vũ biểu thủy ngân r. Dụng cụ này đo thủy ngân khi nó tăng lên hoặc hạ xuống trong ống thủy tinh của khí áp kế. Vì áp suất khí quyển về cơ bản là trọng lượng của không khí trong không khí phía trên bình chứa, mức thủy ngân trong khí áp kế sẽ tiếp tục thay đổi cho đến khi trọng lượng của thủy ngân trong ống thủy tinh chính xác bằng trọng lượng của không khí bên trên bình chứa. 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 khối lượng của thuỷ ngân nhỏ hơn áp suất khí quyển thì mực thuỷ ngân trong ống thuỷ tinh sẽ dâng lên ( áp suất cao ). Ở những vùng có áp suất cao, không khí đang chìm dần về phía mặt phẳng toàn cầu nhanh hơn so với việc nó hoàn toàn có thể chảy ra những khu vực xung quanh. Vì số lượng phân tử không khí trên mặt phẳng tăng lên, nên có nhiều phân tử công dụng lực lên mặt phẳng đó hơn. Khi khối lượng không khí tăng lên trên bình chứa, mức thủy ngân tăng lên mức cao hơn .

Nếu trọng lượng của thủy ngân lớn hơn áp suất khí quyển thì mức thủy ngân sẽ giảm xuống (áp suất thấp). Ở những khu vực có áp suất thấp, không khí bay lên khỏi bề mặt Trái đất nhanh hơn so với việc nó có thể được thay thế bằng không khí từ các khu vực xung quanh. Vì số lượng phân tử không khí ở trên diện tích giảm nên sẽ có ít phân tử tác dụng lực lên bề mặt đó hơn. Với trọng lượng giảm của không khí bên trên bình chứa, mức thủy ngân giảm xuống mức thấp hơn.

Các loại phong vũ biểu khác bao gồm khí áp kế và phong vũ biểu kỹ thuật số. Khí áp kế không chứa thủy ngân hoặc bất kỳ chất lỏng nào khác, nhưng chúng có một khoang kim loại kín và kín khí. Buồng giãn nở hoặc co lại để phản ứng với sự thay đổi áp suất và một con trỏ trên mặt đồng hồ được sử dụng để chỉ báo áp suất. Các phong vũ biểu hiện đại là kỹ thuật số và có thể đo áp suất khí quyển một cách chính xác và nhanh chóng. Các thiết bị điện tử này hiển thị số đọc áp suất khí quyển hiện tại trên màn hình hiển thị.

Hệ thống áp suất thấp và cao

Áp suất khí quyển bị ảnh hưởng tác động bởi sự sưởi ấm ban ngày từ mặt trời. Sự sưởi ấm này không xảy ra đồng đều trên Trái đất vì 1 số ít khu vực được đốt nóng nhiều hơn những khu vực khác. Khi không khí được làm ấm, nó bốc lên và hoàn toàn có thể dẫn đến mạng lưới hệ thống áp suất thấp .

Áp suất ở tâm của hệ thống áp suất thấp thấp hơn không khí ở khu vực xung quanh. Gió thổi về phía vùng có áp suất thấp khiến không khí trong khí quyển bốc lên. Hơi nước trong không khí bốc lên ngưng tụ tạo thành mây và trong nhiều trường hợp là kết tủa. Do Hiệu ứng Coriolis, kết quả của sự quay của Trái đất, các luồng gió trong hệ thống áp suất thấp lưu thông ngược chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu và ngược chiều kim đồng hồ ở Nam bán cầu. Hệ thống áp suất thấp có thể tạo ra thời tiết không ổn định và các cơn bão như lốc xoáy, cuồng phong và bão. Theo nguyên tắc chung, mức thấp có áp suất khoảng 1000 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 tâm bão Tip trên Thái Bình Dương vào ngày 12 tháng 10 năm 1979.

Trong 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 thổi ra khỏi áp suất cao. Không khí đi xuống này làm giảm hơi nước và hình thành mây, dẫn đến gió nhẹ và thời tiết ổn định. Lưu lượng không khí trong hệ thống áp suất cao ngược lại với dòng khí trong hệ thống áp suất thấp. Không khí lưu thông theo chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu và ngược chiều kim đồng hồ ở Nam bán cầu.

Bài viết do Regina Bailey chỉnh sửa và biên tập

Nguồn

• Britannica, Biên tập viên của 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/.
• “Mức cao và thấp 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.