فشار هوا

به نام خدا

تحقیق دانش آموزی

موضوع: فشار هوا

نام و نام خانوادگی :سید نجف نجفی

کلاس 04

دبیرستان : ملاصدرا رشت

شیفت یک

فشار هوا

فشار هوا یا فشار جو نیرویی است که در هر نقطه بر حسب وزن ستونی از هوا که در بالای آن نقطه وجود دارد، بر سطح وارد می‌شود. این فشار در سطح آبها و دریاهای آزاد در حدود ۱ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است. با افزایش ارتفاع از سطح زمین، به دلیل کاسته شدن ارتفاع ستون هوای قرار گرفته در بالای سطح، فشار جو کاهش می‌یابد.

این فشار با فشارسنج(بارو متر جیوه ای) سنجیده می‌شود و واحد آن میلی‌بار است. فشار هوای گرم در ظرف در بسته بیشتر است زیرا با افزایش دما جنبش مولکولی افزایش یافته و برخوردها با دیواره ظرف بیشتر میشود. (توجه کنید که این حالت در ظرفی در بسته و در حجم ثابت است) اما فشار هوا وقتی دما بیشتر شود کاهش می یابد. زیرا با افزایش دما تراکم مولکولی کم و تعداد ضربات کاهش می یابد.

تكرار حالتهاي لحظه اي هوا در دراز مدت در پراكندگي فشار، الگويي ميانگين را نشان مي دهد كه كمابيش انعكاس تاثيرهاي گردش عمومي جو است، در نقشه هاي ميانگين فشار نمود هاي زودگذر و نادر ديده نمي شود و در مقابل نمود هاي عمده و غالب چه در مقياس محلي و چه در مقياس جهاني جلوه مي كنند؛ بنابراين مطالعه نقشه هاي ميانگين فشار اگر چه در كاربرد موضعي يا كوتاه مدت چندان كارآمد نيست اما براي شناخت نمود هاي عمده و غالب گردش عمومي هوا مهم است. مراكز عمده فشار در سطح زمين به تبعيت از سيستم نصف النهاري گردش عمومي هوا، از استوا تا قطب به صورت كمربندهاي مداري متناوبي جلوه مي كند؛ اما وضعيت خشكي و دريا در نيمكره شمالي اين منظم را به هم مي زند و مراكز ياد شده را به صورت سلولهاي جدا از هم در مي آورد. نتيجه گردش عمومي هوا در دراز مدت، وجود كمربندهاي كم فشار در استوا، پر فشار در منطقه جنب حاره كم فشار در منطقه معتدله و احتمالا در منطقه قطبي است.

چه اتفاقی می افتد؟

کره زمین، با لایه ای از هوا به ضخامت تقریبی 130 کیلومتر پوشانده شده است. این حجم از هوا، در سطح دریا فشاری معادل1

atm وارد می کند . این یعنی که یک ورقروزنامه باز شده، وزنی حدود　7100 کیلوگرمهوارا تحمل می کند. به علت وجود این هوا است که شما می توانید در آزمایش اول، چوب را بشکنید. در واقع، اگر به اندازه کافی سریع به چوب ضربه بزنید، هوای اطراف وقت نمی کند به زیر روزنامه قرار بگیرد، و شما برای بلند کردن روزنامه باید　7100 کیلوگرمهوا را بلند کنید! البته کمی هوا به زیر روزنامه نفوذ می کند اما نه به اندازه کافی، پس چوب نازک که تحمل این وزن را ندارد، می شکند

.

آزمایش راکت بادکنکی، یک راه برای استفاده از فشار هوا برای حرکت دادن اجسام، نشان می دهد. هنگامی که بادکنک را باد می کنید، با بزرگ شدن بادکنک می توانید فشار هوا را احساس کنید. آزمایش به خوبی نشان می دهد با آزاد شدن این فشار چه اتفاقی می افتد

!

پراکندگی فشار در سطح زمین

تکرار حالت‌های لحظه‌ای هوا در دراز مدت در پراکندگی فشار، الگویی میانگین را نشان می‌دهد که کما بیش انعکاس تاثیرهای گردش عمومی جو است، در نقشه‌های میانگین فشار نمود‌های زودگذر و نادر دیده نمی‌شود و در مقابل نمود‌های عمده و غالب چه در مقیاس محلی و چه در مقیاس جهانی جلوه می‌‌کنند؛ بنابراین مطالعه نقشه‌های میانگین فشار اگر چه در کاربرد موضعی یا کوتاه مدت چندان کارآمد نیست اما برای شناخت نمود‌های عمده و غالب گردش عمومی هوا مهم است.مراکز عمده فشار در سطح زمین به تبعیت از سیستم نصف النهاری گردش عمومی هوا، از استوا تا قطب به صورت کمربندهای مداری متناوبی جلوه می‌کند؛ اما وضعیت خشکی و دریا در نیمکره شمالی این منظم را به هم می‌زند و مراکز یاد شده را به صورت سلول‌های جدا از هم در می‌آورد.

نتیجه گردش عمومی هوا در دراز مدت، وجود کمربندهای کم فشار در استوا، پر فشار در منطقه جنب حاره کم فشار در منطقه معتدله و احتمالا در منطقه قطبی است.

عامل فشار هوا چیست؟

فشار هوا ناشی از ضربات مولكول های هوا بر هر سطحی است كه در مجاورت هوا قرار دارد.بنابراین،هرچه تعداد ضرباتی كه به واحد سطح می خورد بیش تر باشد،به همان نسبت فشار هوا هم بیشتر می شود.به عنوان مثال اگر ظرف بسته ای را

　 حرارت دهیم،به علت افزایش دمای هوا،سرعت حركت مولكول های آن بیش تر می شود و با وجودی كه تعداد مولكول های هوای درون ظرف ثابت باقی می ماند،اما به علت افزایش سرعت مولكول ها تعداد ضرباتی كه دیواره می زنند زیادتر می شود و بنابراین فشار هوای درون ظرف افزایش میابد.

در هواشناسي منظور از فشار هوا وزن ستون هواست كه به هر نقطه وارد مي شود

فشار هوا را چطور مي توان اندازه گيري كرد؟

را ههاي مختلفي براي اندازه گيري فشار هوا وجود دارد كه در ادامه به سه

نوع مهم و پر كاربرد از آنها اشاره خواهيم كرد

1-

:

در اين روش لوله اي را كه يك سر آن باز و يك سر ديگر آن بسته است روي يك ظرف محتوي مايع مورد نظر به صورت وارونه قرار مي دهيم در اين حالت فشار هواي وارد بر سطح مايع باعث بالا رفتن محلول درون لوله خواهد شد با توجه به اين كه در مايعات فشار در تمام نقاط يكسان است پس فشار هواي وارد بر سطح مايع يا به عبارتي وزن ستون هوا با فشار ستون مايع يا به عيارتي وزن ستون مايع برابر خواهد بود . اين اساس سنجش فشار هواست . بسته به اين كه مايع انتخابي چه باشد ارتفاع ستون متفاوت خواهد بود. از آنجا كه جيوه مايعي است كه چگالي بالايي دارد به عنوان مايعي مناسب براي سنجش فشار به صورت استاندارد درآمد و واحد ميليمتر جيوه نيز به عنوان يكي از واحد هاي فشار پذيرفته شد. در صورتي كه مايع فشار سنج از جيوه باشد در سطح درياي آزاد ارتفاع ستون جيوه تقريبا 760 ميليمتر خواهد بود. از ديگر واحدهاي كاربردي در هواشناسي ميلي بار يا هكتو پاسكال است كه فشار هوا در سطح دريا تقريبا 1013 هكتو پاسكال است

.

اگر به جاي جيوه از مايع ديگري مثلا آب استفاده بشود ارتفاع ستون آن چندين متر خواهد بود كه براي عمل اندازه گيري مناسب نيست

.

2-

):

زماني كه شما بادكنك يا توپي را باد كنيد احساس خواهيد كه گاهي از اوقات پربادتر و گاهي اوقات كم بادتر به نظر مي رسد كه علت آن تغيير فشار هواست. اين مسئله اساس فشارسنجهاي اندروئيدي است

.

در اين نوع از فشار سنجها محفظه اي قابليت ارتجاع و حركت دارد به صورت مكانيكي به يك عقربه متصل است؛ تغيير فشار هوا باعث تغيير اين محفظه خواهد شد كه ميزان اين تغييرات به وسيله عقربه شاخص مشخص مي شود. در ين فشارسنجها معمولا شكل محفظه را به صورت آكاردئوني مي سازند تا اين تغييرات فقط در يك جهت صورت گرفته و اندازه گيري آن راحت تر باشد

.

3-

:

با توجه به اين كه در زمان جوش يك مايع فشار بخار تبخير مايع با فشار هوا برابر است و اين نكته كه فشار بخار مايع در دماي معين مقدار ثابتي است با اندازه گيري دماي جوش يك مايع مي توان فشار هوا را اندازه گيري كرد. در اين نوع فشار سنجها معمولا از آب خالص استفاده مي شود

.

با توجه به اين كه فشار هوا وزن ستون است هرچه ارتفاع ما از سطح دريا بيشتر باشد فشار هوا كاهش مي يابد. در هوا شناسي ما چند نوع فشار هوا را لازم داريم

.

الف: فشار هوا در سطح ايستگاه

.

ّب : فشار هواي معادل سطح دريا

.

ج: فشار هواي شرايط استاندارد

كه براي پروازهاي هوايي استفاده مي شود كاربرد دارد

　 مایع یا گاز بر هر جسمی که در آن قوطه ور است فشار وارد میکند . این فشار را هیدرواستاتیکی میگویند .پرده های گوش به فشار هیدرواستاتیک حساسند . به همین دلیل وقتی در آب شیرجه می‌رویم و یا وقتی در آسانسور ناگهان بالا می‌رویم این تغییرات را احساس می‌کنیم . همه مادر ته یک دریای هوا زندگی می‌کنیم و از این هوا فشاری بر همه چیز وارد میشود .

روش کلاسیک اندازه گیری این فشار که هنوز هم بطور وسیعی رایج است فشار سنج جیوه ایی است

.

آشنايي با فشار هوا

.

.