ضغط جوي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
رسم بياني يوضح تغيير الضغط الجوي خلال اليوم في شمال ألمانيا. المحور الرأسي يبين التغير (بالهيكتو باسكال).

الضغط الجوي هو وزن عمود من الهواء مساحة مقطعه وحدة المساحات بارتفاع يعادل سمك الغلاف الجوي. الضغط الجوي = 1 atm أو بالتقريب 1 بار. والضغط الجوي يتناقص بالارتفاع عن سطح البحر. ويبلغ عند سطح البحر 1 atm أو 1.0132بار.

المناطق ذات الضغط الجوي المنخفض لها كتلة غلاف جوي أقل، بينما المناطق ذات الضغط الجوي المرتفع لها كتلة غلاف جوي أكثر من غيرها.

كلما زاد الارتفاع عن سطح الأرض كلما قل الضغط الجوي والعكس صحيح.

  • يبلغ وزن متر مربع من عمود الهواء عند سطح البحر وارتفاعه سُمك الغلاف الجوي 10 طن تقريبا.

الضغط الجوي القياسي[عدل]

يبلغ الضغط الجوي 760 ميلليمتر زئبق أو32.5 101 باسكال أو 1.013 بار

  • أي وزن عمود من الزئبق مساحة مقطعه 1 سنتيمتر مربع وارتفاعه 760 ملليمتر. وهذا يعادل وزن عمود الهواء الواقع على 1 سنتيمتر مربع وارتفاعه ارتفاع الغلاف الجوي للأرض.
  • فإذا كانت كثافة الزئبق 13,53 جرام/ سنتيمتر مكعب، أمكننا حساب الضغط الجوي كالآتي:

الضغط الجوي == 53 و13. 76 سنتيمتر == 028 و1 كيلوجرام/ سنتيمتر مربع.

وأذا أردنا حساب وزن عمود الهواء من الغلاف الجوي الواقع على 1 متر مربع، نحصل على:

وزن عمود الهواء على المتر المربع == 028 و1 كيلوجرام. 10000 سنتيمتر مربع == 10280 كيلوجرام/ متر مربع.

أي نحو 10 طن

الضغط الجوي عند سطح البحر[عدل]

يتم قياسه على مستوى سطح البحر، وهو ما يتم بالعادة ذكره في نشرات الطقس على الإذاعة والتلفزيون والصحف والانترنت.

و يستعمل علم المناخ الضغط عند سطح البحر من أجل تحديد وتصنيف مراكز الضغط الجوي على الكرة الأرضية. فنجده يعرف مجموعة من مراكز الضغط الجوي التي تهيمن على مناخ وطقس مناطق واسعة من الكرة الأرضية. وهي مصنفة إلى نوعين : المرتفعات الجوية والمنخفضات الجوية. فمن بين هذه المرتفعات بالنصف الشمالي من الكرة الأرضية، نجد مرتفع الآصور ومرتفع سيبيريا. ومن أهم المنخفضات الجوية للنصف الشمالي للكرة الأرضية نذكر منخفض إيسلاندا.

اختلاف الضغط الجوي عند اختلاف الارتفاع عن سطح الأرض[عدل]

يختلف الضغط الجوي عند سطح الأرض ارتفاعاً إلى طبقة الميزوسفير. على الرغم من تغير الضغط الجوي بتغير حالة الطقس, قامت ناسا بوضع متوسط حسابي لجميع الحالات ولجميع المناطق على مرور السنين. ويمكن ايجاد الضغط الجوي من خلال معادلة تصف علاقة الارتفاع بالضغط الجوي ,كلما زاد الارتفاع عن سطح الأرض قل الضغط الجوي [1] مع الأخذ بالاعتبار تأثير الحرارة والرطوبة على على دقة النتيجة. على ارتفاع منخفض عن سطح البحر, ينخفض الضغط الجوي بمقدار cca 1.2 kPa لكل 100 متر تم ذكر موضوع تغير الضغط الجوي قبل 1400 سنة في القرآن الكريم بقوله تعالى: "فَمَن يُرِدِ اللّهُ أَن يَهْدِيَهُ يَشْرَحْ صَدْرَهُ لِلإِسْلاَمِ وَمَن يُرِدْ أَن يُضِلَّهُ يَجْعَلْ صَدْرَهُ ضَيِّقًا حَرَجًا كَأَنَّمَا يَصَّعَّدُ فِي السَّمَاء كَذَلِكَ يَجْعَلُ اللّهُ الرِّجْسَ عَلَى الَّذِينَ لاَ يُؤْمِنُونَ" (سورة الأنعام: 125).

للأرتفاعات ضمن طبقة التروبوسفير نستطيع ايجاد قمية الضغط الجوي p بالنسبة للأرتفاع h من خلال معادلة الصيغة البارومترية

p = p_0 \cdot \left(1 - \frac{L \cdot h}{T_0} \right)^\frac{g \cdot M}{R \cdot L} \approx p_0 \cdot \exp \left(- \frac{g \cdot M \cdot h}{R \cdot T_0} \right),
Parameter الوصف القيمة
p0 الضغط الجوي القياسي عند سطح البحر 101325 Pa
L temperature lapse rate 0.0065 K/m
T0 درجة الحرارة القياسية عند سطح البحر 288.15 K
g تسارع الجاذبية الأرضية عند سطح الأرض 9.80665 m/s2
M molar mass of dry air 0.0289644 kg/mol
R ثابت الغازات العام 8.31447 J/(mol•K)

وحدات الضغط[عدل]

وحدات الضغط
 
باسكال
(Pa)

بار
(bar)
ضغط جوي تقني
(at)

ضغط جوي
(atm)

ميلليمتر زئبق
(Torr)
باوند ثقلي في البوصة المربعة
(psi)
1 باسكال ≡ 1 نيوتن/م2 10−5 1.0197×10−5 9.8692×10−6 7.5006×10−3 145.04×10−6
1 بار 100,000 ≡ 106 داين/سم2 1.0197 0.98692 750.06 14.5037744
1 ضغط جوي تقني 98,066.5 0.980665 ≡ 1 كجم ق/سم2 0.96784 735.56 14.223
1 ضغط جوي 101,325 1.01325 1.0332 ≡ 1 ضغط جوي 760 14.696
1 ميلليمتر زئبق 133.322 1.3332×10−3 1.3595×10−3 1.3158×10−3 1ميلليمتر زئبق=1Torr 19.337×10−3
1 باوند ثقلي في البوصة المربعة 6,894.76 68.948×10−3 70.307×10−3 68.046×10−3 51.715 ≡ 1 psi
باسكال ≡ 1 نيوتن/م2 ≡ 1 جول/م3 ≡ 1 كجم/(م1·ثانية2)≡ 10−5 بار   ≡ 10.197×10−6 ضغط جوي   ≡ 9.8692×10−6 ضغط جوي تقني


تأثير الارتفاع على الإنسان[عدل]

يقل الضغط الجوي بالارتفاع عن سطح الأرض وبالتالي يقل الأكسجين في الجو مما يكون له تأثير على الكائنات الحية التي تتنفس الهواء، وتحتاج الأكسجين في تنفسها. وتأثير الارتفاع على الإنسان يجري كالآتي:

  • ارتفاع 2400 متر : هذا يعادل الضغط داخل طائرات الركاب، ولا يكون له تأثير
  • ارتفاع 2500 متر : يبدأ بعض الناس الحساسون بالشعور بالدوار.
  • ارتفاع 3500 متر : يشعر نحو ثلث الناس الغير معتادين على ذلك بالشعور بالدوخان والتعب.
  • ارتفاع 4000 متر : يشعر 95% من غير المعتادين بالدوخان والتعب.
  • ارتفاع 5500 متر : يستطيع بعض الناس العيش على هذا الارتفاع. وتبلغ كمية الأكسجين على هذا الارتفاع نحو نصف كميته عند سطح البحر.
  • ارتفاع 7500 متر : هنا تبدأ المنطقة القاتلة : متسلقي الجبال لا يستطيعون البقاء على ذلك العلو أكثر من يوم بدون أنابيب الأكسجين.
  • ارتفاع 8848 متر : أعلى نقطة على سطح الأرض، وهى قمة جبل إفرست.

تغير الضغط الجوي بالارتفاع[عدل]

زجاجة ماء من البلاستيك أغلقت على ارتفاع 2000 متر، وتـُرى قد اصابها الاضمرار عند عودتها إلى سطح البحر.

ينخفض الضغط الجوي كلما زاد الارتفاع عن سطح البحر طبقا ل دالة أسية. وعلى الرغم من تغير الجو أيضا بسبب أحوال الطقس والحرارة فقد قامت ناسا بحساب تغير متوسط الضغط على ارتفاعات مختلف لجميع المناطق الأرض. وتعطينا القائمة التالية تغير الضغط الجوي بالارتفاع بالتقريب :

جزء من 1 atm متوسط الارتفاع
(متر) (قدم)
1 0 0
1/2 5,486 18,000
1/3 8,376 27,480
1/10 16,132 52,926
1/100 30,901 101,381
1/1000 48,467 159,013
1/10000 69,464 227,899
1/100000 86,282 283,076

نقطة غليان الماء[عدل]

الماء يغلى

طبقا للتعريف يغلى الماء عند درجة حرارة 100 مئوية. ودرجة الغليان هي درجة الحرارة التي يتساوى عندها ضغط البخار مع الضغط اللمحيط بالماء.[2]. وبسبب ذلك تنخفض درجة غليان الماء تحت وطأة الضغط المنخفض وتعلو مع علو الضغط. ولهذا يحتاج الطبخ على الأعالى أعلى من 1500 متر لأوقات تزيد عن المعهود.[3]

ويمكن تحديد ذلك عن طريق معرفة نقطة غليان الماء على ذلك الارتفاع. وقد استخدمت تلك الطريقة خلال القرن التاسع عشر عن طريق الرحالة والمستكشفين لتحديد ارتفاع المناطق التي كانوا يزورونها.[4]

وصلات خارجية[عدل]

تجارب[عدل]

  1. ^ A quick derivation relating altitude to air pressure by Portland State Aerospace Society, 2004, accessed 05032011
  2. ^ Vapor Pressure
  3. ^ Crisco - Articles & Tips - Cooking Tips - High Altitude Cooking
  4. ^ [M.N. Berberan-Santos, E.N. Bodunov, L. Pogliani, On the barometric formula. Am. J. Phys. 65 (5), 404-412 (1997)]