- समुद्र तल और अन्य विविधताओं पर वायुमंडलीय दबाव
- ऊंचाई के साथ वायुमंडलीय दबाव का परिवर्तन
- वायुमंडलीय दबाव कैसे मापा जाता है?
- दबाव की इकाइयाँ
- हाइड्रोस्टैटिक, निरपेक्ष और गेज दबाव
- उदाहरण
- वायुमण्डल शरीर पर जो बल लगाता है
- एक पुआल या पुआल के साथ घूंट पीता है
- अभ्यास
- - अभ्यास 1
- उपाय
- - व्यायाम २
- उपाय
- संदर्भ
वायुमंडलीय दबाव गैसों पृथ्वी के ऊपर वातावरण रचना के वजन के कारण होता है। यह अनुमान है कि वायुमंडल का द्रव्यमान लगभग 5 x 10 18 किग्रा है और सभी जीवित प्राणी इस दबाव के अधीन हैं कि यह द्रव्यमान उत्सर्जित करता है।
इसे मापने के लिए सबसे पहले इतालवी वैज्ञानिक इवेंजेलिस्ता टोर्रिकेली (1608-1647) थे। उन्होंने 1644 में एक सरल लेकिन बहुत सरल प्रयोग किया: उन्होंने पूरी तरह से पारा के साथ एक छोर पर बंद एक ग्लास ट्यूब को भर दिया, इसे उल्टा कर दिया, और इसे एक कंटेनर में डाल दिया जिसमें पारा भी था।
चित्रा 1. पारा बैरोमीटर के विपरीत वायुमंडलीय दबाव को मापने के लिए एनेरोइड बैरोमीटर, इसमें तरल नहीं होता है। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स
Torricelli ने देखा कि ट्यूब पूरी तरह से खाली नहीं हुई थी, लेकिन पारा के साथ 76 सेमी की ऊंचाई तक भर गई थी। हैरानी की बात है, उसने विभिन्न आकार के ट्यूबों के साथ कई परीक्षण किए, हमेशा एक ही परिणाम प्राप्त करते हुए।
इस तरह, टोरिसेली ने महसूस किया कि वायुमंडलीय दबाव बढ़ा और पारा स्तंभ को 760 मिमी की ऊंचाई पर ट्यूब के अंदर रखा। इस तरह वायुमंडलीय दबाव का औसत मूल्य स्थापित होता है।
चूंकि दबाव को प्रति यूनिट क्षेत्र के रूप में बल के रूप में परिभाषित किया गया है, अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में वायुमंडलीय दबाव की इकाइयां न्यूटन / मीटर या पास्कल हैं, जो कि संक्षिप्त रूप से पा है। इसलिए इस प्रणाली में, वायुमंडलीय दबाव पी एटीएम का एक मूल्य है।:
यह 0 atC और समुद्र तल पर वायुमंडलीय दबाव का सामान्य मूल्य है।
समुद्र तल और अन्य विविधताओं पर वायुमंडलीय दबाव
सिद्धांत रूप में, वायुमंडलीय दबाव का अधिकतम मूल्य समुद्र स्तर पर है। हालांकि इस स्तर पर बहुत अधिक परिवर्तनशीलता है, विशेषज्ञों को इसके मूल्य को निर्धारित करने में मदद करने के लिए कुछ संदर्भ प्रणाली स्थापित करने की आवश्यकता है।
यहां मुख्य कारक हैं जो पृथ्वी पर एक निश्चित स्थान पर वायुमंडलीय दबाव के मूल्य को प्रभावित करते हैं:
-प्रत्येक: हर 10 मीटर की ऊंचाई के लिए, 1 मिमी एचजी से दबाव कम हो जाता है। लेकिन यह भी होता है कि वातावरण को बनाने वाली गैस का घनत्व स्थिर नहीं होता है। सिद्धांत रूप में, जैसे-जैसे ऊंचाई बढ़ती है, हवा का घनत्व कम होता जाता है।
चित्रा 2. Altimeter, एक उपकरण जो दबाव में परिवर्तन के आधार पर समुद्र तल से ऊंचाई को मापता है। स्रोत: पिक्साबे
- तापमान: स्पष्ट रूप से घनत्व जितना अधिक होता है तापमान कम होता है और वायु का वज़न कम होता है, इसलिए, दबाव का मूल्य घट जाता है।
- अक्षांश: भूमध्यरेखीय अक्षांशों पर वायुमंडलीय दबाव कम होता है, क्योंकि पृथ्वी एक आदर्श क्षेत्र नहीं है। भूमध्य रेखा पर तट ध्रुवों की तुलना में पृथ्वी के केंद्र से बहुत दूर है और वहाँ हवा का घनत्व भी कम है।
- महाद्वीपीय: यह महाद्वीपों के आंतरिक भाग की ओर जितना अधिक बढ़ता है, वायुमंडलीय दबाव उतना ही अधिक होता है, जबकि तटीय स्थानों में, दबाव कम होता है।
ऊंचाई के साथ वायुमंडलीय दबाव का परिवर्तन
समुद्र तल से ऊपर की ऊँचाई वाले स्थान के वायुमंडलीय दबाव P से संबंधित अल्टीमेट्रिक समीकरण का यह रूप है:
यहाँ P o प्रारंभिक या संदर्भ ऊंचाई पर दबाव है, जिसे आम तौर पर समुद्र के स्तर, ρ या समुद्र के स्तर पर हवा के घनत्व और गुरुत्वाकर्षण के त्वरण के मान से लिया जाता है। बाद में हल किए गए अभ्यास अनुभाग में चरण-दर-चरण कटौती है।
वायुमंडलीय दबाव कैसे मापा जाता है?
वायुमंडलीय दबाव को बैरोमीटर से मापा जाता है। पारा के आधार पर, सबसे सरल एक Torricelli का निर्माण होता है। ट्यूब या व्यास का झुकाव पारा स्तंभ की ऊंचाई में परिवर्तन नहीं करता है, जब तक कि जलवायु कारक ऐसा करने के लिए जिम्मेदार नहीं हैं।
उदाहरण के लिए, निम्न दबाव वाले क्षेत्रों में बादल बनते हैं। इसलिए जब बैरोमीटर पढ़ना बंद हो जाता है, तो यह संकेत है कि खराब मौसम आ रहा है।
वास्तव में पारे की जगह अन्य तरल पदार्थ भी इस्तेमाल किए जा सकते हैं, उदाहरण के लिए पानी का बैरोमीटर बनाया जा सकता है। समस्या यह है कि स्तंभ का आकार 10.33 मीटर है, जिसे परिवहन के लिए बहुत ही अव्यवहारिक है।
ऐसे यंत्र भी हैं जो दबाव को यंत्रवत्-विखंडन को नलियों या सर्पिलों में मापते हैं-: एरोइड बैरोमीटर और मैनोमीटर। वे दो बिंदुओं के बीच दबाव अंतर को माप सकते हैं या एक संदर्भ के रूप में वायुमंडलीय दबाव लेने वाले दबाव को भी माप सकते हैं।
दबाव की इकाइयाँ
सामान्य दबाव मान का उपयोग एक नई दबाव इकाई को परिभाषित करने के लिए किया जाता है: वातावरण, संक्षिप्त रूप से। वायुमंडलीय दबाव 1 एटीएम है; इस तरह से अन्य दबावों को वायुमंडलीय दबाव के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, जो सभी के लिए एक बहुत ही परिचित मूल्य है:
निम्न तालिका दबाव को मापने के लिए विज्ञान और इंजीनियरिंग में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली इकाइयों और पास्कल्स में इसी समकक्ष को दर्शाती है:
इकाई | पास्कल में समानता |
एन / एम २ | एक |
एटीएम | 101,355 |
मिमी एचजी | 133.3 |
lb / 2 में | 6894.76 |
पब | 1x 10 5 |
हाइड्रोस्टैटिक, निरपेक्ष और गेज दबाव
स्थिर संतुलन में एक तरल की मुक्त सतह पर और वायुमंडल के लिए खुला, वायुमंडलीय दबाव कार्य करता है। लेकिन तरल के आंतरिक बिंदुओं पर, निश्चित रूप से द्रव स्तंभ का वजन कार्य करता है।
स्तंभ का वजन उसकी ऊंचाई और तरल के घनत्व पर निर्भर करता है, जिसे हम तापमान मानकर स्थिर करेंगे। इस मामले में दबाव P है:
यह एक तरल पदार्थ के अंदर किसी भी बिंदु पर हाइड्रोस्टैटिक दबाव होता है जिसमें निरंतर घनत्व होता है और यह द्रव की गहराई z के सीधे आनुपातिक होता है।
निरपेक्ष दबाव पी के बारे में पेट आराम से एक तरल पदार्थ में, यह वायुमंडलीय दबाव पी की राशि के रूप में परिभाषित किया गया एटीएम और हीड्रास्टाटिक दबाव पी:
अंत में, गेज दबाव पी आदमी एक तरल पदार्थ में आराम और वायुमंडलीय दबाव के बीच अंतर है और इस मामले में यह हाइड्रोस्टेटिक दबाव को मापने के बराबर है:
उदाहरण
वायुमण्डल शरीर पर जो बल लगाता है
एक मानव शरीर पर वायुमंडल द्वारा लगाए गए कुल बल की भयावहता का अनुमान लगाया जा सकता है। मान लीजिए कि शरीर में लगभग 2 मीटर 2 का सतह क्षेत्र है, क्योंकि दबाव को प्रति इकाई क्षेत्र के रूप में बल के रूप में परिभाषित किया गया है, हम बल के लिए हल कर सकते हैं और गणना कर सकते हैं:
इस गणना के लिए हम वायुमंडलीय दबाव के सामान्य मूल्य का उपयोग करेंगे जो शुरुआत में स्थापित किया गया था:
यह परिणाम कम से कम 20 टन बल के बराबर है, लेकिन यह पृथ्वी की सतह पर रहने वाले प्राणियों के लिए एक समस्या का प्रतिनिधित्व नहीं करता है, जो समुद्र में मछली की तरह, इसके लिए अनुकूल हैं।
हालांकि यह काफी बड़ी ताकत है। इससे पहले कि हम कैसे पतन न करें?
ठीक है, शरीर के अंदर दबाव बाहर के दबाव के बराबर होता है। हम पतन नहीं करते हैं क्योंकि आवक बल एक अन्य बाहरी बल द्वारा संतुलित होता है। लेकिन कुछ लोग ऊंचाई से प्रभावित होते हैं और बहुत ऊंचे पहाड़ों पर चढ़ने पर नाक से खून बह सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि रक्तचाप और वायुमंडलीय दबाव के बीच संतुलन गड़बड़ा गया है।
एक पुआल या पुआल के साथ घूंट पीता है
वायुमंडलीय दबाव सोडा को भूसे या पुआल के साथ पीना संभव बनाता है। सुमेरियन और अन्य प्राचीन संस्कृतियों ने पता लगाया था कि वे खोखले पौधों के डंठल या पुआल के रूप में बियर का उपयोग करके बीयर पी सकते हैं।
बहुत बाद में, 19 वीं और 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, संयुक्त राज्य अमेरिका में पुआल के विभिन्न मॉडलों का पेटेंट कराया गया था, जिनमें एक अकॉर्डियन-आकार की कोहनी के साथ व्यापक रूप से आज भी उपयोग किया जाता है।
चित्रा 3. वायुमंडलीय दबाव आपको एक पुआल के साथ घूंट करने की अनुमति देता है। स्रोत: पिक्साबे
यह है कि वे कैसे काम करते हैं: जैसा कि तरल को पुआल के माध्यम से अवशोषित किया जाता है, पुआल में तरल के ऊपर दबाव कम हो जाता है, जिससे नीचे का दबाव बढ़ जाता है, जो आसान पीने के लिए तरल को ऊपर की ओर धकेलने के लिए होता है।
उस कारण से, निष्कर्षण या दंत शल्य चिकित्सा के बाद, तरल पदार्थों को इस तरह से पीना उचित नहीं है, क्योंकि दबाव में कमी से घाव खुल सकता है और खून बहना शुरू हो सकता है।
अभ्यास
- अभ्यास 1
परावर्तक समीकरण P (z) को प्राप्त करें:
-पर संदर्भ स्तर (समुद्र तल) पर दबाव है
-z ऊंचाई है
-एल ओ समुद्र के स्तर पर द्रव का घनत्व है
-g गुरुत्वाकर्षण के त्वरण का मान है
उपाय
सबसे पहले, dp को एक अंतर दबाव बनाते हैं, जो हाइड्रोस्टैटिक्स के मूलभूत समीकरण के अनुसार व्यक्त किया जाता है:
माइनस साइन इस तथ्य को ध्यान में रखता है कि बढ़ते जेड के साथ दबाव कम हो जाता है। वायु को एक आदर्श गैस भी माना जाएगा, इसलिए दबाव और घनत्व निम्न से संबंधित हैं:
घनत्व को तुरंत प्राप्त करने के लिए प्रतिस्थापित किया गया है:
अब, इस तरह से दबाव लिखने से यह माना जाता है कि वातावरण ऊंचाई dz की परतों में विभाजित है, कुछ पेनकेक्स के ढेर की तरह है, प्रत्येक दबाव डीपी के साथ। इस तरह, एक विभेदक समीकरण प्राप्त किया जाता है जिसे चर p और z को अलग करके हल किया जाता है:
फिर इसे दोनों तरफ से एकीकृत किया जाता है, जो प्रत्येक परत द्वारा किए गए दबाव योगदान को जोड़ने के बराबर है। बाएं इंटीग्रल में यह प्रारंभिक दबाव P से या अंतिम दबाव P से किया जाता है । उसी तरह, सही पर इंटीग्रल z o से z तक का मूल्यांकन करता है:
निम्नलिखित घातांक का उपयोग करके P के लिए हल करना है:
अंत में, यदि T और g दोनों को स्थिर रखा जाता है, तो ρ o = (M / RT) P o, तब M / RT = ρ o / P o, और हम z o = 0. भी बना सकते हैं ।
- व्यायाम २
समुद्र तल से 3640 मीटर ऊपर स्थित ला पाज़, बोलिविया में वायुमंडलीय दबाव का मूल्य क्या है? समुद्र तल पर औसत वायु घनत्व 1,225 किग्रा / मी 3 के रूप में लें ।
उपाय
बस समांतर समीकरण में दिए गए संख्यात्मक मानों को प्रतिस्थापित करें:
निष्कर्ष में, यह सामान्य दबाव का लगभग 66% है।
संदर्भ
- फिगेरोआ, डी। (2005)। श्रृंखला: विज्ञान और इंजीनियरिंग के लिए भौतिकी। मात्रा 5. तरल पदार्थ और ऊष्मप्रवैगिकी। डगलस फिगेरोआ (USB) द्वारा संपादित।
- किर्कपैट्रिक, एल। 2007. भौतिकी: दुनिया पर एक नज़र। 6 वाँ संक्षिप्त संस्करण। सेनगेज लर्निंग।
- मानक वायुमंडल। से पुनर्प्राप्त: av8n.com
- सेविला विश्वविद्यालय। वायुमंडलीय दबाव का परिवर्तन। से पुनर्प्राप्त: laplace.us.es।
- विकिपीडिया। हाइपोमेट्रिक समीकरण। से पुनर्प्राप्त: es.wikipedia.org।
- विकिपीडिया। वायुमण्डलीय दबाव। से पुनर्प्राप्त: es.wikipedia.org।