大気圧の計算方法

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著者: Laura McKinney
作成日: 3 4月 2021
更新日: 17 11月 2024
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【中1 理科】  中1-46  圧力
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空気は気体ですが、大気圧を計算するために、流体と見なし、流体圧力の式を使用して海面での圧力を計算できます。この式はP =∂ghです。ここで、∂は空気の密度、gは重力の加速度、hは大気の高さです。ただし、∂もhも定数ではないため、このアプローチは機能しません。従来のアプローチは、代わりに水銀柱の高さを測定することです。特定の高度で気圧を探す場合は、気圧式を使用できます。これは、いくつかの変数に依存するかなり複雑な関係なので、テーブルで必要な値を検索する方が簡単です。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

科学者は、水銀柱の高さを測定し、その高さまで柱を上げるために大気がかける圧力を計算することにより、海面での気圧を計算します。

水銀バロメーター

閉じた端のガラスチューブを水銀のトレイに浸し、すべての空気を逃がします。次に、開口部を水銀に浸した状態でチューブを直立させます。 Youllは、チューブ内に水銀の柱を持ち、柱の上部とチューブの端の間に真空を置きます。雰囲気がトレイ内の水銀に及ぼす圧力がカラムを支えているため、カラムの高さは大気圧を測定する方法です。チューブの目盛りがミリメートルの場合、カラムの高さは大気条件に応じて約760 mmになります。これは1気圧の圧力の定義です。

水銀は流体なので、式P =∂ghを使用して、カラムを支えるのに必要な圧力を計算できます。この式で、∂は水銀の密度、hはカラムの高さです。 SI(メートル法)単位では、1気圧は101,325 Pa(パスカル)に相当し、イギリス単位では14.696 psi(ポンド/平方インチ)に相当します。 torrは、元々1 mm Hgに等しいと定義された大気圧の別の単位です。現在の定義は1トル= 133.32 Paです。1気圧= 760トルです。

気圧式

大気の全高から海面の気圧を引き出すことはできませんが、ある高度から別の高度までの気圧の変化を計算できます。この事実は、理想的なガスの法則を含む他の考慮事項とともに、海面気圧(P0)および高さhの圧力(Ph)。気圧式として知られるこの関係は次のとおりです。

Ph = P0e-mgh / kT

この方程式はさまざまな高さでの圧力を予測しますが、その予測は観測とは異なります。たとえば、30 km(19マイル)の高さで25トルの圧力を予測しますが、その高さで観測される圧力は9.5トルのみです。この不一致は主に、標高が高いほど気温が低いという事実によるものです。