خانه / جو/ وابستگی فشار به ارتفاع: فرمول فشارسنجی. چگونه ارتفاع بر سطوح فشار تأثیر می گذارد؟

وابستگی فشار به ارتفاع: فرمول فشارسنجی چگونه ارتفاع بر سطوح فشار تأثیر می گذارد؟

بسیاری از مردم می دانند که با افزایش ارتفاع، فشار هوا کاهش می یابد. بیایید این سوال را در نظر بگیریم که چرا فشار هوا با ارتفاع کاهش می یابد، فرمولی برای وابستگی فشار به ارتفاع ارائه دهیم و همچنین مثالی از حل یک مسئله با استفاده از فرمول حاصل را در نظر بگیریم.

هوا چیست؟

هوا مخلوط بی رنگی از گازهاست که جو سیاره ما را تشکیل می دهد. از گازهای مختلفی تشکیل شده است که اصلی ترین آنها نیتروژن (78٪)، اکسیژن (21٪)، آرگون (0.9٪)، دی اکسید کربن (0.03٪) و غیره است.

از نقطه نظر فیزیک، رفتار هوا در شرایط موجود بر روی زمین از قوانین گاز ایده آل پیروی می کند - مدلی که طبق آن مولکول ها و اتم های گاز با یکدیگر تعامل ندارند، فاصله بین آنها در مقایسه با اندازه آنها و سرعت حرکت در دمای اتاقحدود 1000 متر بر ثانیه هستند.

فشار هوا

با توجه به وابستگی فشار به ارتفاع، لازم است درک کنیم که مفهوم "فشار" با چیست. نقطه فیزیکیچشم انداز. فشار هوا به نیرویی اطلاق می شود که ستون هوا بر روی سطح فشار می آورد. در فیزیک با پاسکال (Pa) اندازه گیری می شود. 1 Pa به این معنی است که نیروی 1 نیوتن (N) به صورت عمود بر سطحی با مساحت 1 متر مربع اعمال می شود. بنابراین، فشار 1 Pa یک فشار بسیار کوچک است.

در سطح دریا فشار هوا 101325 Pa است. یا، گرد کردن، 0.1 مگاپاسکال. این مقدار معمولاً فشار 1 اتمسفر نامیده می شود. شکل داده شده نشان می دهد که هوا با نیروی 100 کیلونیوتن به مساحت 1 متر مربع فشار می آورد! این یک نیروی بزرگ است، اما انسان آن را احساس نمی کند، زیرا خون درون او فشار مشابهی ایجاد می کند. علاوه بر این، هوا یک ماده سیال است (این شامل مایعات نیز می شود). این بدان معنی است که فشار یکسانی را در همه جهات اعمال می کند. آخرین واقعیتنشان می دهد که فشار اتمسفر از جهات مختلف بر روی یک فرد متقابلاً جبران می شود.

وابستگی فشار به ارتفاع

اتمسفر اطراف سیاره ما توسط گرانش زمین ثابت نگه داشته می شود. نیروهای گرانشی نیز مسئول کاهش فشار هوا با افزایش ارتفاع هستند. برای انصاف، باید توجه داشت که نه تنها گرانش منجر به کاهش فشار می شود. و همچنین کاهش دما نیز کمک می کند.

از آنجایی که هوا یک ماده سیال است، برای آن می توانید از فرمول هیدرواستاتیک برای وابستگی فشار به عمق (ارتفاع) استفاده کنید، یعنی ΔP = ρ*g*Δh، که در آن: ΔP - میزان تغییر فشار در هنگام ارتفاع تغییرات توسط Δh، ρ - چگالی هوا، g - شتاب گرانش.

با توجه به اینکه هوا یک گاز ایده آل است، از معادله حالت یک گاز ایده آل نتیجه می شود که ρ = P*m/(k*T)، که m جرم 1 مولکول، T دمای آن، k ثابت بولتزمن است. .

با ترکیب دو فرمول بالا و حل معادله فشار و ارتفاع، می توانیم فرمول زیر را بدست آوریم: Ph = P 0 *e -m*g*h/(k*T)، که در آن Ph و P 0 هستند. فشار در ارتفاع h و در ارتفاع از سطح دریا به ترتیب. عبارت حاصل را فرمول فشارسنجی می نامند. می توان از آن برای محاسبه وابستگی فشار اتمسفر به ارتفاع استفاده کرد.

گاهی اوقات برای اهداف عملی لازم است که مشکل معکوس را حل کنیم، یعنی با دانستن فشار، ارتفاع را پیدا کنیم. از فرمول بارومتریک به راحتی می توانید وابستگی ارتفاع به سطح فشار را بدست آورید: h = k*T*ln(P 0 /Ph)/(m*g).

نمونه ای از راه حل مسئله

شهر لاپاز بولیوی مرتفع ترین پایتخت جهان است. از جانب منابع مختلفاز این رو این شهر در ارتفاع 3250 متری تا 3700 متری از سطح دریا واقع شده است. وظیفه محاسبه فشار هوا در ارتفاع لاپاز است.

برای حل مسئله، از فرمول وابستگی فشار به ارتفاع استفاده می کنیم: Ph = P 0 *e -m*g*h/(k*T)، که در آن: P 0 = 101,325 Pa، g = 9.8 m/ s 2، k = 1.38*10 -23 J/K، T = 293 K (20 o C)، h = 3475 m (میانگین بین 3250 متر و 3700 متر)، m = 4.817*10 -26 کیلوگرم (با در نظر گرفتن) جرم مولی هوا 29 گرم بر مول). با جایگزینی اعداد، دریافت می کنیم: Ph = 67534 Pa.

بنابراین، فشار هوا در پایتخت بولیوی 67 درصد فشار در سطح دریا است. فشار کم هوا هنگام صعود به مناطق کوهستانی باعث سرگیجه و ضعف عمومی بدن می شود.

ابتدا بیایید درس فیزیک را به یاد بیاوریم دبیرستان، که توضیح می دهد چرا و چگونه تغییر می کند فشار اتمسفربسته به ارتفاع هر چه منطقه بالاتر از سطح دریا باشد، فشار آن پایین تر است. توضیح آن بسیار ساده است: فشار اتمسفر نشان دهنده نیرویی است که با آن یک ستون هوا بر هر چیزی که در سطح زمین است فشار می آورد. طبیعتاً هر چه بالاتر بروید ارتفاع کمتر می شود ستون هوا، جرم آن و فشار اعمال شده.

علاوه بر این، در ارتفاع، هوا کمیاب است، حاوی مقدار زیادی است مقدار کمترمولکول های گاز، که بلافاصله بر جرم نیز تأثیر می گذارد. و ما نباید فراموش کنیم که با افزایش ارتفاع، هوا از ناخالصی های سمی، گازهای خروجی و سایر "لذت ها" پاک می شود، در نتیجه چگالی آن کاهش می یابد و فشار اتمسفر کاهش می یابد.

مطالعات نشان داده است که وابستگی فشار اتمسفر به ارتفاع به شرح زیر است: افزایش ده متری باعث کاهش یک واحد در پارامتر می شود. تا زمانی که ارتفاع منطقه از سطح دریا از پانصد متر تجاوز نکند، تغییرات فشار ستون هوا عملا احساس نمی شود، اما اگر پنج کیلومتر بالا بروید، مقادیر نصف مقادیر بهینه خواهد بود. . قدرت فشار وارد شده توسط هوا به دما نیز بستگی دارد که هنگام بالا رفتن از ارتفاع به شدت کاهش می یابد.

برای سطح فشار خون و شرایط عمومی بدن انسانارزش نه تنها اتمسفر، بلکه فشار جزئی نیز که به غلظت اکسیژن در هوا بستگی دارد، بسیار مهم است. متناسب با کاهش فشار هوا، فشار جزئی اکسیژن نیز کاهش می یابد که منجر به تامین ناکافی این عنصر ضروری به سلول ها و بافت های بدن و ایجاد هیپوکسی می شود. این با این واقعیت توضیح داده می شود که انتشار اکسیژن در خون و حمل و نقل بعدی آن به اندام های داخلی به دلیل اختلاف فشار جزئی خون و آلوئول های ریوی اتفاق می افتد و هنگام صعود به ارتفاع بالا، تفاوت در این قرائت به طور قابل توجهی کوچکتر می شود.

چگونه ارتفاع بر سلامتی افراد تأثیر می گذارد؟

مهمترین عامل منفی که بر بدن انسان در ارتفاع اثر می گذارد کمبود اکسیژن است. در نتیجه هیپوکسی است که اختلالات حاد قلب و عروق خونی، افزایش فشار خون، اختلالات گوارشی و تعدادی از آسیب شناسی های دیگر ایجاد می شود.

بیماران مبتلا به فشار خون و افرادی که مستعد افزایش فشار هستند نباید از ارتفاعات به کوه ها صعود کنند و توصیه می شود از پروازهای طولانی خودداری کنند. آنها همچنین باید کوهنوردی حرفه ای و گردشگری کوهستان را فراموش کنند.

شدت تغییرات رخ داده در بدن این امکان را فراهم می کند تا چندین منطقه ارتفاع را تشخیص دهیم:

تا ارتفاع یک و نیم تا دو کیلومتری از سطح دریا منطقه نسبتا امنی است که در آن تغییرات خاصی در عملکرد بدن و وضعیت سیستم های حیاتی مشاهده نمی شود. بدتر شدن بهزیستی، کاهش فعالیت و استقامت بسیار نادر مشاهده می شود.
از دو تا چهار کیلومتر - بدن به لطف افزایش تنفس و تنفس عمیق سعی می کند به تنهایی با کمبود اکسیژن مقابله کند. انجام کارهای سنگین بدنی که مستلزم مصرف مقادیر زیادی اکسیژن است، دشوار است، اما ورزش سبک برای چندین ساعت به خوبی تحمل می شود.
از چهار تا پنج و نیم کیلومتر - وضعیت سلامتی به طور قابل توجهی بدتر می شود، انجام کار فیزیکی دشوار است. اختلالات روانی عاطفی به صورت روحیه بالا، سرخوشی و اعمال نامناسب ظاهر می شود. هنگام ماندن در چنین ارتفاعی برای مدت طولانی، سردرد، احساس سنگینی در سر، مشکلات تمرکز و بی حالی رخ می دهد.
از پنج و نیم تا هشت کیلومتر - انجام کار فیزیکی غیرممکن است، وضعیت به شدت بدتر می شود، درصد از دست دادن هوشیاری زیاد است.
بالای هشت کیلومتر - در این ارتفاع فرد می تواند حداکثر تا چند دقیقه هوشیاری خود را حفظ کند و پس از آن غش عمیق و مرگ به دنبال دارد.

برای اینکه فرآیندهای متابولیک در بدن اتفاق بیفتد، اکسیژن لازم است که کمبود آن در ارتفاع منجر به ایجاد بیماری ارتفاع می شود. علائم اصلی این اختلال عبارتند از:

سردرد.
افزایش تنفس، تنگی نفس، کمبود هوا.
خونریزی بینی
حالت تهوع، حملات استفراغ.
درد مفاصل و عضلات.
اختلالات خواب.
اختلالات روانی عاطفی.

در ارتفاعات، بدن با کمبود اکسیژن مواجه می شود، در نتیجه عملکرد قلب و رگ های خونی مختل می شود، فشار شریانی و داخل جمجمه افزایش می یابد و علائم حیاتی از کار می افتند. اعضای داخلی. برای غلبه بر هیپوکسی، باید آجیل، موز، شکلات، غلات و آب میوه را در رژیم غذایی خود بگنجانید.

تاثیر ارتفاع بر سطح فشار خون

هنگام صعود به ارتفاع بالا و هوای رقیق، باعث افزایش ضربان قلب، افزایش در فشار خون. با این حال، با افزایش بیشتر ارتفاع، سطح فشار خون شروع به کاهش می کند. کاهش محتوای اکسیژن در هوا به مقادیر بحرانی باعث کاهش فعالیت قلبی و کاهش محسوس فشار در شریان ها می شود، در حالی که در عروق وریدی این سطوح افزایش می یابد. در نتیجه، فرد دچار آریتمی و سیانوز می شود.

چندی پیش، گروهی از محققان ایتالیایی برای اولین بار تصمیم گرفتند به طور دقیق بررسی کنند که چگونه ارتفاع بر سطح فشار خون تأثیر می گذارد. برای انجام تحقیقات، یک سفر به اورست سازماندهی شد که در طی آن سطح فشار شرکت کنندگان هر بیست دقیقه تعیین می شد. در طول صعود، افزایش فشار خون در هنگام صعود تأیید شد: نتایج نشان داد که مقدار سیستولیک پانزده واحد و مقدار دیاستولیک ده واحد افزایش یافته است. در عین حال متذکر شد که حداکثر مقادیرفشار خون در شب اندازه گیری شد. همچنین اثر داروهای ضد فشار خون در ارتفاعات مختلف مورد بررسی قرار گرفت. معلوم شد که داروی مورد مطالعه به طور موثر در ارتفاع تا سه و نیم کیلومتر کمک می کند و هنگامی که از پنج و نیم بالاتر می رود کاملاً بی فایده می شود.

فشار اتمسفر نیروی فشار یک ستون هوا در واحد سطح است. بر حسب کیلوگرم به ازای هر 1 سانتی‌متر مربع سطح محاسبه می‌شود، اما از آنجایی که قبلاً فقط با مانومترهای جیوه‌ای اندازه‌گیری می‌شد، به طور معمول پذیرفته شده است که این مقدار را در میلی‌متر جیوه (mmHg) بیان کنیم. فشار معمولی اتمسفر 760 میلی متر جیوه است. Art.، یا 1.033 کیلوگرم بر سانتی متر مربع، که یک اتمسفر (1 آتا) در نظر گرفته می شود.

با انجام دادن گونه های منفردگاهی اوقات کار نیاز به کار در فشار اتمسفر بالا یا پایین دارد و این انحرافات از هنجار گاهی اوقات در محدوده قابل توجهی هستند (از 0.15-0.2 آتا تا 5-6 آتا یا بیشتر).

تاثیر فشار کم اتمسفر بر بدن

با افزایش ارتفاع، فشار اتمسفر کاهش می یابد: هر چه بالاتر از سطح دریا باشید، فشار اتمسفر کمتر می شود. بنابراین در ارتفاع 1000 متری از سطح دریا برابر با 734 میلی متر جیوه است. هنر، 2000 متر - 569 میلی متر، 3000 متر -526 میلی متر، و در ارتفاع 15000 متر - 90 میلی متر جیوه. هنر

با کاهش فشار اتمسفر، تنفس افزایش یافته و عمیق تر می شود، ضربان قلب افزایش می یابد (قدرت آنها ضعیف تر است)، افت خفیف فشار خون و تغییرات خون نیز به صورت افزایش تعداد قرمز خون مشاهده می شود. سلول ها.

اثر نامطلوب فشار اتمسفر کم بر بدن بر اساس گرسنگی اکسیژن است. به این دلیل است که با کاهش فشار اتمسفر، فشار جزئی اکسیژن نیز کاهش می یابد، بنابراین با عملکرد طبیعی اندام های تنفسی و گردش خون، اکسیژن کمتری وارد بدن می شود. در نتیجه، خون به اندازه کافی از اکسیژن اشباع نشده و آن را به طور کامل به اندام ها و بافت ها نمی رساند که منجر به گرسنگی اکسیژن (آنوکسمی) می شود. چنین تغییراتی با شدت بیشتری رخ می دهد که کاهش سریعفشار اتمسفر، که در هنگام برخاستن سریع به ارتفاعات بالا، هنگام کار بر روی مکانیسم های بالابر با سرعت بالا (تله کابین و غیره) اتفاق می افتد. رشد سریع گرسنگی اکسیژن بر سلول های مغز تأثیر می گذارد که باعث سرگیجه، حالت تهوع، گاهی اوقات استفراغ، از دست دادن هماهنگی حرکات، کاهش حافظه، خواب آلودگی می شود. کاهش فرآیندهای اکسیداتیو در سلول های عضلانی به دلیل کمبود اکسیژن در ضعف عضلانی و خستگی سریع بیان می شود.

تمرین نشان می دهد که صعود به ارتفاع بیش از 4500 متر، جایی که فشار اتمسفر زیر 430 میلی متر جیوه است، بدون تامین اکسیژن برای تنفس، تحمل دشوار است و در ارتفاع 8000 متری (فشار 277 میلی متر جیوه) فرد هوشیاری خود را از دست می دهد. .

خون، مانند هر مایع دیگری، پس از تماس با یک محیط گازی (در این مورد در آلوئول های ریه) قسمت خاصی از گازها را حل می کند - هر چه فشار جزئی آنها بیشتر باشد، اشباع خون با این گازها بیشتر می شود. هنگامی که فشار اتمسفر کاهش می یابد، فشار جزئی تغییر می کند اجزاءهوا و به ویژه اجزای اصلی آن - نیتروژن (78٪) و اکسیژن (21٪). در نتیجه، این گازها شروع به آزاد شدن از خون می کنند تا زمانی که فشار جزئی یکسان شود. در هنگام کاهش سریع فشار اتمسفر، آزاد شدن گازها، به ویژه نیتروژن، از خون به حدی است که زمان لازم برای خارج شدن از طریق اندام های تنفسی را ندارند و در اندام های تنفسی تجمع می یابند. رگ های خونیبه شکل حباب های کوچک این حباب‌های گاز می‌توانند بافت را کشش دهند (حتی تا حد پارگی‌های کوچک)، درد حاد ایجاد کنند و در برخی موارد در عروق کوچک لخته‌های گازی ایجاد کنند و گردش خون را مختل کنند.

مجموعه تغییرات فیزیولوژیکی و پاتولوژیکی که در بالا توضیح داده شد و در نتیجه کاهش فشار اتمسفر ایجاد می شود، بیماری ارتفاع نامیده می شود، زیرا این تغییرات معمولاً با افزایش ارتفاع همراه است.

پیشگیری از بیماری ارتفاع

یکی از اقدامات گسترده و موثر برای مبارزه با بیماری ارتفاع، تامین اکسیژن برای تنفس هنگام صعود به ارتفاعات (بیش از 4500 متر) است. تقریباً تمام هواپیماهای مدرنی که در ارتفاعات بالا پرواز می کنند، به ویژه سفینه های فضایی، مجهز به کابین های مهر و موم شده هستند، که در آن، صرف نظر از ارتفاع و فشار اتمسفر خارج، فشار در سطحی ثابت نگه داشته می شود که به طور کامل وضعیت عادی خدمه پرواز و مسافران را تضمین می کند. . این یکی از راه حل های ریشه ای برای این موضوع است.

هنگام انجام کار فیزیکی و ذهنی شدید در شرایط فشار اتمسفر کم، باید شروع نسبتاً سریع خستگی را در نظر گرفت، بنابراین باید استراحت های دوره ای و در برخی موارد، یک روز کاری کوتاه تر ارائه شود.

برای کار در شرایط فشار اتمسفر پایین، قوی ترین افراد از نظر جسمی، کاملاً سالم، عمدتاً مردان 20 تا 30 ساله، باید انتخاب شوند. هنگام انتخاب پرسنل پرواز، آزمایش اجباری برای به اصطلاح آزمایش های صلاحیت ارتفاع در اتاق های ویژه با فشار کاهش یافته مورد نیاز است.

نقش مهمتمرین و سخت شدن در پیشگیری از بیماری ارتفاع نقش دارد. لازم است ورزش کنید، به طور سیستماتیک یک یا آن کار فیزیکی را انجام دهید. رژیم غذایی افرادی که با فشار اتمسفر پایین کار می کنند باید پرکالری، متنوع و سرشار از ویتامین ها و نمک های معدنی باشد.

اطلاعات مفید:

فشار- این کمیت فیزیکی، نشان دهنده نیرو در واحد سطح یک سطح عمود بر این سطح است.
فشار به صورت P = F / S تعریف می شود، جایی که P فشار، F نیروی فشار، S مساحت سطح است. از این فرمول مشخص می شود که فشار به سطح بدن بستگی دارد که با نیروی خاصی عمل می کند. هر چه مساحت سطح کوچکتر باشد، فشار بیشتر است.

واحد اندازه گیری فشار نیوتن بر است متر مربع(H/m2). ما همچنین می‌توانیم واحدهای فشار N/m 2 را به پاسکال تبدیل کنیم، واحدهایی که به نام دانشمند فرانسوی بلز پاسکال، که قانون پاسکال نامیده می‌شود، نامگذاری شده‌اند. 1 N/m 2 = 1 Pa.

چه اتفاقی افتاده است؟؟؟

اندازه گیری فشار

فشار گازها و مایعات - مانومتر، فشار سنج دیفرانسیل، گیج خلاء، سنسور فشار.
فشار اتمسفر - فشارسنج.
فشار خون - تونومتر.

و بنابراین، یک بار دیگر فشار به صورت P = F / S تعریف می شود. نیروی میدان گرانشی برابر با وزن است - F = m * g، که در آن m جرم جسم است. g شتاب سقوط آزاد است. سپس فشار است
P = m * g / S. با استفاده از این فرمول می توانید فشار وارد شده توسط بدن بر روی سطح را تعیین کنید. مثلا یک نفر روی زمین.

فشار اتمسفر با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. وابستگی فشار اتمسفر به ارتفاع مشخص می شود فرمول فشارسنجی -
P = Po*exp(-μgh/RT). که در آن، μ = 0.029 کیلوگرم بر متر مکعب - وزن مولکولی گاز (هوا). g = 9.81 m/s2 - شتاب سقوط آزاد. h - h o - اختلاف ارتفاع از سطح دریا و ارتفاع پذیرفته شده در ابتدای گزارش (h=h o)؛ R = 8.31 - J/mol K - ثابت گاز. Po - فشار اتمسفر در ارتفاعی که به عنوان نقطه مرجع در نظر گرفته شده است. T - دما بر حسب کلوین.

فشار هوا در همان نقطه سطح زمینثابت نمی ماند، اما بسته به فرآیندهای مختلفی که در جو اتفاق می افتد تغییر می کند. فشار اتمسفر «عادی» معمولاً فشاری برابر با 760 میلی‌متر جیوه، یعنی یک اتمسفر (فیزیکی) در نظر گرفته می‌شود (§154).

فشار هوا در سطح دریا در تمام نقاط کره زمینبه طور متوسط به یک اتمسفر نزدیک شود. با بالا آمدن از سطح دریا، متوجه کاهش فشار هوا خواهیم شد. چگالی آن بر این اساس کاهش می یابد: هوا بیشتر و بیشتر نادر می شود. اگر کشتی را در بالای کوهی که در دره محکم بسته شده بود باز کنید، مقداری از هوا از آن خارج می شود. برعکس، ظرفی که در بالای آن مهر و موم شده باشد، اگر در پای کوه باز شود، مقداری هوا وارد آن می شود. در ارتفاع حدود 6 کیلومتری، فشار و چگالی هوا تقریباً به نصف کاهش می یابد.

هر ارتفاع مربوط به فشار هوای خاصی است. بنابراین، با اندازه گیری (مثلاً با استفاده از یک آنروید) فشار در یک نقطه معین در بالای یک کوه یا در سبد یک بالون و دانستن اینکه چگونه فشار اتمسفر با ارتفاع تغییر می کند، می توان ارتفاع کوه یا ارتفاع را تعیین کرد. ارتفاع بالن حساسیت یک آنروئید معمولی به حدی است که اگر آنروئید را 2 تا 3 متر بالا بیاورید سوزن نشانگر به طور قابل توجهی حرکت می کند. هنگام بالا یا پایین رفتن از پله ها با یک آنروئید در دست، به راحتی می توان متوجه تغییر تدریجی فشار شد. . انجام چنین آزمایشی بر روی پله برقی ایستگاه مترو راحت است. آنروئید اغلب به طور مستقیم به ارتفاع کالیبره می شود. سپس موقعیت فلش نشان دهنده ارتفاعی است که دستگاه در آن قرار دارد. به این گونه آنروئیدها ارتفاع سنج می گویند (شکل 295). آنها به هواپیماها عرضه می شوند. آنها به خلبان اجازه می دهند ارتفاع پرواز خود را تعیین کند.

برنج. 295. ارتفاع سنج هواپیما. عقربه بلند صدها متر و عقربه كوتاه كيلومترها را مي شمارد. هد به شما امکان می دهد قبل از شروع پرواز، صفر صفحه را زیر فلش روی سطح زمین قرار دهید.

کاهش فشار هوا در هنگام صعود همانند کاهش فشار در اعماق دریا در هنگام صعود از پایین به سطح توضیح داده می شود. هوا در سطح دریا با وزن کل اتمسفر زمین فشرده می شود، در حالی که لایه های بالاتر جو فقط با وزن هوایی که بالای این لایه ها قرار دارد فشرده می شود. به طور کلی، تغییر فشار از نقطه‌ای به نقطه‌ای در اتمسفر یا هر گاز دیگری تحت تأثیر گرانش از همان قوانین فشار در مایع تبعیت می‌کند: فشار در تمام نقاط صفحه افقی یکسان است. هنگام حرکت از پایین به بالا، فشار با وزن ستون هوا که ارتفاع آن برابر با ارتفاع انتقال و مساحت است کاهش می یابد. سطح مقطعبرابر با یک

برنج. 296. رسم نمودار کاهش فشار با ارتفاع. سمت راست ستون هایی از هوا با ضخامت یکسان را نشان می دهد که در ارتفاعات مختلف گرفته شده اند. ستون‌های هوای فشرده‌تر که چگالی بالاتری دارند، سایه‌های متراکم‌تری دارند

اما به دلیل تراکم پذیری زیاد گازها تصویر بزرگتوزیع فشار بر ارتفاع در جو کاملاً متفاوت از مایعات است. در واقع کاهش فشار هوا را با ارتفاع ترسیم می کنیم. ما ارتفاعات و غیره را در بالای یک سطح (مثلاً از سطح دریا) در امتداد محور اردینات و فشار را در امتداد محور آبسیسا ترسیم خواهیم کرد (شکل 296). از پله های ارتفاع بالا می رویم. برای یافتن فشار روی پله بعدی، باید وزن ستون هوا در ارتفاع را از فشار وارد شده به مرحله قبل کم کنید. اما با افزایش ارتفاع، تراکم هوا کاهش می یابد. بنابراین کاهش فشاری که هنگام صعود به پله بعدی رخ می دهد کمتر خواهد بود، هر چه پله بالاتر قرار گیرد. بنابراین، همانطور که به سمت بالا می روید، فشار به طور ناهموار کاهش می یابد: در ارتفاع پایین، جایی که چگالی هوا بیشتر است، فشار به سرعت کاهش می یابد. هرچه بیشتر باشد چگالی هوا کمتر می شود و فشار کندتر کاهش می یابد.

در استدلال خود فرض کردیم که فشار در کل لایه ضخامت یکسان است. بنابراین، ما یک خط پلکانی (برقطع) روی نمودار دریافت کردیم. اما، البته، کاهش چگالی در هنگام بالا رفتن به یک ارتفاع خاص در پرش ها اتفاق نمی افتد، بلکه به طور مداوم اتفاق می افتد. بنابراین، در واقعیت نمودار مانند یک خط صاف به نظر می رسد (خط یکدست روی نمودار). بنابراین، بر خلاف نمودار فشار خطی برای مایعات، قانون کاهش فشار در اتمسفر با یک خط منحنی نشان داده می شود.

برای حجم های کوچک هوا (اتاق، بالون) کافی است از بخش کوچکی از نمودار استفاده کنید. در این حالت، بخش منحنی را می توان بدون خطای زیاد با یک بخش مستقیم مانند مایع جایگزین کرد. در واقع با یک تغییر کوچک در ارتفاع، چگالی هوا به طور ناچیزی تغییر می کند.

برنج. 297. نمودار تغییرات فشار با ارتفاع برای گازهای مختلف

اگر حجم معینی از هر گازی غیر از هوا وجود داشته باشد، فشار در آن نیز از پایین به بالا کاهش می یابد. برای هر گاز می توانید نمودار مربوطه بسازید. واضح است که در فشار یکسان زیر، فشار گازهای سنگین با ارتفاع سریعتر از فشار گازهای سبک کاهش می یابد، زیرا وزن یک ستون گاز سنگین بیشتر از یک ستون گاز سبک با همان ارتفاع است.

در شکل 297 چنین نموداری برای چندین گاز ساخته شد. نمودارها برای یک فاصله ارتفاع کوچک ساخته شده اند، بنابراین مانند خطوط مستقیم به نظر می رسند.

175. 1. یک لوله L شکل، که آرنج بلند آن باز است، با هیدروژن پر شده است (شکل 298). فیلم لاستیکی پوشاننده آرنج کوتاه لوله در کجا خم می شود؟