Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 5 dotazů obsahujících »tlak vzduchu«
1) Závislost tlaku na nadmořské výšce
08. 04. 2008
Dotaz: Pěkný den Chtěl bych se zeptat jak bude vypadat závislost atmosferického
tlaku na nadmořské výšce při adiabatickém chování. Pokud možno uveďte
prosím i nějaké vysvětlivky z jakých zákonů a vztahů se vycházý. Díky
moc (Marek Hušek)
Odpověď: Pod adiabatickým chováním neboli procesu nedochází k výměně tepla mezi vzduchovou částicí (pomyšlený malý objem vzduchu s homogenní teplotou, tlakem, hustotou i vlhkostí) a okolním vzduchem. Při vertikálním pohybu takové částice tedy platí zjednodušená podoba I. Termodynamického zákona: dU = -pdV, kde dU znamená změnu vnitřní energie, p je tlak vzduchu a dV odpovídá změně objemu vzduchové částice. Z tohoto vztahu lze po úpravě využitím stavové rovnice ideálního plynu (za jaký lze vzduch považovat): pV = mRT (m je hmotnost vzduchové částice, R je měrná plynová konstanta vzduchu při obvyklém složení a T je teplota), odvodit tzv. Poissonův zákon
(1)
kde představuje poměr molární tepelní kapacity při stálém tlaku a molární tepelní kapacity při stálém objemu. Další často používaný tvar Poissonova zákona vyjadřující vztah mezi tlakem p a teplotou T:
(2)
Dále využijeme rovnice hydrostatické rovnováhy
(3) dp = -ρgdz
kde ρ značí hustotu vzduchu, g je gravitační konstanta, dp a dz představují změnu tlaku a výšky. Tato rovnice platí s dobrou přesností při běžných meteorologických podmínkách a přestává pouze za intenzivních vertikálních pohybů s vyššími hodnotami zrychlení.
Derivací vztahu (2), kombinací se vztahem (3) a následnou integrací podle tlaku a výšky lze dospět k rovnici vyjadřující závislost tlaku na nadmořské výšce v adiabatické atmosféře.
(4)
kde a odpovídají tlaku a teplotě na zemském povrchu, je plynová konstanta pro suchý vzduch ( = 2.870×102 J/(kg*K)), cpd je měrná tepelná kapacita suchého vzduchu při stálém tlaku ( = 1005.7±2.5 J/(kg*K)) a g značí gravitační konstantu.
Dotaz: Proč se mění tlak vzduchu, resp. co v atmosféře způsobuje kolísání její
hmotnosti nad určitým územím ? (Václav Petráček)
Odpověď: Dějů, které způsobují změnu atmosférického tlaku je celá řada. Při stacionární situaci, kdy se moc nemění "velkoprostorové" rozložení tlakových útvaru v atmosféře, je možné pozorovat denní chod tlaku, který je určen jednak působícími slapovými silami (přitažlivost Slunce a Měsíce - stejně jako příliv a odliv u moří a oceánů) a dále i ohřevem atmosféry od dopadajícího slunečního záření. Dalším fakrorem je proudění, které jednak transportuje vzduch různých vlastností, tedy i teploty a tudíž i tlaku (platnost stavové rovnice) ve smyslu všeobecné cirkulace atmosféry a dále jsou důsledkem proudění i dynamické změny tlaku, jako je například vytváření závětrných tlakových útvarů za pohořími (závětrné brázdy nebo tlakové níže). Jak už jsem řekl, vše je podstatně složitější, neboť atmosféra je třídimenzionální, v čase se vyvijeici prostředí a děje ve středních a vysokých partiích troposféry souvisejí s jejími projevy u zemského povrchu.
I zde bych doporučil případnou literaturu v českém jazice:
Jan Bednář: Meteorologie. Úvod do studia dějů v zemské atmosféře. Portál 2003
Jaroslav Kopaček, Jan Bednář: Jak vzniká počasí. Karolinum 2005
kde je vysletlena řada věcí bez nutné znalosti partií vyšší matematiky.
Dotaz: Nikde na těchto stránkách jsem nenalezl nic z jednoduché fyziky pro základní
školu např čím se měří tlak? (SPetex)
Odpověď: Dobrý den! V Odpovědně a na celém FyzWebu se snažíme doplňovat to, co ve standardních učebnicích není a ne je nahrazovat. Materiály a odkazy by měly sloužit k rozšíření základních vědomostí.
K Vašemu dotazu: Tlak měříme přístroji, kterým obecně říkáme tlakoměry nebo barometry. Liší se podle toho, kde a jaký tlak jimi měříme. Podle vhodnosti můžeme použíttlakoměr kapalinový, deformační nebo měničový.
Běžně nás zajímají hodnoty atmosférického tlaku, k jejichž měření slouží
barometry. Rtuťový barometr je založen na Torricelliho pokusu
(rtuťový sloupec v U-trubici má různou výšku hladiny v
závislosti na tlaku). Je-li náplní barometru voda nebo líh, má přístroj
větší citlovost, ale menší rozsah.
Deformační manometr využívá tenkostěnnou kovovou nádobku, která se různě
deformuje v závislosti na rozdílu tlaků uvnitř nádobky a měřeného
tlaku venku. Deformace stěn nádobky se přenáší na ručku přístroje a na
stupnici odečítáme tlak. Pokud je přístroj zkonstruován tak, že měří v
oblasti atmosférického tlaku, nazýváme jej aneroid.
Měničové tlakoměry hrají důležitou roli při měření velmi nízkých
tlaků. Obsahují měnič, který převádí tlak na jinou fyzikální veličinu.
Nejčastěji se používají piezoelektrické nebo odporové měniče, které
převádějí tlak na elektrické napětí.
V běžném životě se můžeme setkat s barometry visícími na zdi, které nám
ukazují, jak se mění atmosférický tlak (stoupající tlak znamená v našich
zeměpisných souřadnicích většinou zlepšení počasí). Jsou to převážně
aneroidy. V každém autě byste měli najít manometr, kterým se přeměřuje tlak vzduchu v pneumatikách. U-trubici zase můžete vidět při výuce fyziky, kde vám ji fyzikář určitě rád ukáže. I když se to na první pohled nezdá, přístrojů na měření tlaku je kolem nás celkem dost.
Dotaz: Potřebovala bych znát: princip ledničky a dělání vajíček ve vysoké nadmořské
výšce. (Hronková Ilona)
Odpověď: Milá Ilono,
lednička je tepelný stroj, který využívá cyklické
stlačování a rozpínání plynu. Čím více plyn stlačíme, tím více se zahřeje
a předá více tepla do okolí. Při rozpínání do původního stavu se naopak
ochladí. Stlačování plynu probíhá mimo skříň ledničky a rozpínání uvnitř.
Když si sáhnete na zadní stěnu ledničky, je tam trubička v mřížce,
která pěkně hřeje. Aby lednička dobře chladila, nesmí stlačený plyn zůstat
horký. Proto zadní část ledničky nezakrýváme, abychom umožnili
ochlazování mřížky proudícím vzduchem.
Části ledničky: 1. kompresor - pumpa, která stlačuje
chladící látku, ta se přitom ohřívá. 2. kondenzátor - potrubí, kde se
zahřáté chladivo okolním vzduchem ochlazuje a zkapalňuje. 3. úzká trubička
- škrtí proud chladiva deroucího se pod tlakem z kondenzátoru do
výparníku. 4. výparník - je potrubí, v němž chladivo vře, rozpíná se a
ochlazuje. Toto potrubí je omotané kolem krabice, ve které je v ledničce
nejvíce zima.
Dříve se používaly v ledničkách jako chladivo freony, ty ale poškozují
ozónovou vrstvu kolem Země, proto se dnes již nepoužívají. Pro teploty
chlazení v rozmezí -25°C až 5°C se používají speciální plyny. Ty při
rozpínání ve výparníku (při teplotě asi -25°C) vřou a při stlačování v
kondenzátoru (při teplotě asi 55°C) zkapalňují.
Zajímavost: První lednička byla zhotovena v roce 1834.
Nevím, co přesně myslíte děláním vajíček ve velké nadmořské výšce.
Ve velké nadmořské výšce je nižší tlak vzduchu a při něm voda vře při
nižší teplotě než je 100°C. Proto tam vajíčka začnou vařit rychleji než doma {za
normálního atmosférického tlaku}. Ale protože vařící voda má nižší teplotu, musíme vajíčka vařit déle.
Dotaz: Prosíme o odpověď na otázku, proč se v balónku, z něhož uniká vzduch, zvyšuje tlak ?
(Martin Tobiáš)
Odpověď: Dříve, než se podíváme na balónek, podívejme se na bublinu. Bublina je tvořena blánou, která má jisté povrchové napětí s. Tlak v bublině závisí na poloměru R bubliny vztahem p = 4 s / R, jak se snadno odvodí ze skládání sil povrchového napětí s uvážením dvou povrchů bubliny (vnitřního a vnějšího).
Tedy v bublině je opravdu větší tlak při menším poloměru.
Balónek ale nemá konstantní povrchové napětí. Napětí gumy balónku závisí na tom, jak moc je nafouknutý, předpokládejme pro jednoduchost, že lineárně na natažení: 2 s = konst. R, z toho plyne tlak v gumovém balónku p = konst.! Reálná guma se asi takhle jednoduše chovat nebude. Zatímco my tu budeme hledat odpověď u kolegů, kteří rozumí polymerům, navrhujeme Vám, abyste změřil, jak v reálném balónku závisí tlak na poloměru. Nejsnazší by asi bylo použít průhlednou hadičku s vodou jako tlakoměr při nafukování. Pošlete nám prosím výsledky.
