الضغط الجوي هو القوة التي يمارسها عمود من الهواء الجوي لكل وحدة مساحة. في العديد من كتب الفيزياء المدرسية ، الصيغة ص = ب يعطى ، أين ص هي كثافة الهواء ، ز هو تسارع الجاذبية ، و ح هو ارتفاع عمود الهواء. ومع ذلك ، فإن هذه الصيغة ليست دقيقة ولا تنطبق على حساب الضغط الجوي في الظروف الحقيقية.
أولا ، الصيغة ص = ب يفترض كثافة هواء ثابتة عند ارتفاع العمود بالكامل. ومع ذلك ، في الواقع ، تعتمد كثافة الهواء على الضغط الجوي ودرجة الحرارة والرطوبة. تحدث تدرجات الكثافة الرأسية والأفقية ، مما يجعل الصيغة غير قابلة للتطبيق.
ثانيا ، لا تأخذ الصيغة في الاعتبار التغير في الضغط مع الارتفاع في الغلاف الجوي. ينخفض الضغط بشكل كبير مع زيادة الارتفاع. في الطبقة العليا من الغلاف الجوي ، تصبح الكثافة منخفضة جدا بحيث لا تعمل الصيغة ص = ب ببساطة.
تحدث تدرجات الكثافة الرأسية والأفقية ، مما يجعل الصيغة غير قابلة للتطبيق.
بالإضافة إلى ذلك ، لا تأخذ صيغة ف = ب في الاعتبار العوامل الأخرى التي تؤثر على الضغط الجوي ، مثل سرعة الرياح ورطوبة الهواء والظروف الجغرافية. كل هذه العوامل لها تأثير كبير على توزيع الضغط في الغلاف الجوي ويجب أخذها في الاعتبار عند حسابها.
وبالتالي ، فإن الصيغة ص = ب هو نسخة مبسطة من حساب الضغط الجوي ، والتي لا تأخذ في الاعتبار العديد من العوامل وغير دقيقة. لحساب أكثر دقة للضغط الجوي ، يتم استخدام معادلات ونماذج خاصة تأخذ في الاعتبار جميع العوامل المؤثرة.
- قيود ع = صيغة هرمون النمو لحساب الضغط الجوي
- عدم النظر في درجة الحرارة وتكوين الهواء
- تأثير الارتفاع فوق مستوى سطح البحر
- المحاسبة عن الهيكل المعقد للغلاف الجوي
- سؤال وجواب
- لماذا هي الصيغة ص = هرمون النمو لا ينطبق على حساب الضغط الجوي?
- ما هي الصيغة التي يجب استخدامها لحساب الضغط الجوي?
- ما هي أهمية كثافة الهواء عند حساب الضغط الجوي?
- كيفية تحديد كثافة الهواء لحساب الضغط الجوي?
قيود ع = صيغة هرمون النمو لحساب الضغط الجوي
الصيغة ص = ب ، أين ص هو الضغط في سائل أو غاز ، ص هي كثافة السائل أو الغاز ، ز هو تسارع الجاذبية ، ح هو ارتفاع عمود من السائل أو الغاز ، ويستخدم لحساب الضغط في سائل ثابت أو غاز. ومع ذلك ، فإنه لا ينطبق على حساب ضغط الهواء الجوي.
القيود الرئيسية ل ع = صيغة ب لحساب الضغط الجوي هي:
- عدم القدرة على قياس عمود الهواء إلى الحد الأعلى من الغلاف الجوي. يتجاوز ارتفاع الغلاف الجوي عدة مئات من الكيلومترات ، بينما تقتصر أدوات القياس التقليدية على مسافات صغيرة إلى حد ما. لذلك ، من المستحيل استخدام الصيغة ص = ب لتقدير الضغط الجوي في الغلاف الجوي العلوي.
- تقلب كثافة الهواء حسب الارتفاع. يتميز المجال المتجه لضغط الهواء بين مستوى سطح البحر والحدود العليا للغلاف الجوي بتنوع الكثافة. ويرجع ذلك إلى معايير مختلفة مثل درجة الحرارة والرطوبة وتكوين الغلاف الجوي وغيرها. الصيغة ص = ب لا يأخذ في الاعتبار هذا التباين ، لذلك استخدامه لحساب الضغط الجوي محدود.
- تأثير العوامل الأخرى على الضغط الجوي. يعتمد ضغط الهواء الجوي أيضا على عوامل مثل الجذب الجماعي للكوكب ، ودوران الأرض وتأثير الغازات الجوية الأخرى. الصيغة ص = ب لا تأخذ في الاعتبار هذه العوامل ، وبالتالي لا يمكن أن تكون قابلة للتطبيق بالكامل لحساب الضغط الجوي.
بسبب هذه القيود ، يتم استخدام نماذج أخرى أكثر تعقيدا لحساب الضغط الجوي ، مع مراعاة جميع العوامل الضرورية والسماح بنتائج أكثر دقة. أحد هذه النماذج هو نموذج الغلاف الجوي القياسي ، والذي يعتمد على تحليل مفصل لهيكل الغلاف الجوي وتقلب الكثافة وعوامل أخرى.
عدم النظر في درجة الحرارة وتكوين الهواء
الصيغة ص = ب ، أين ص هو الضغط ، ز هو تسارع الجاذبية ، ح هو الارتفاع ، هو تعبير تقريبي لحساب الضغط في السوائل. يعتمد على افتراض أن كثافة السائل ثابتة ولا تعتمد على الارتفاع.
ومع ذلك ، في حالة الضغط الجوي ، لا ينطبق هذا التقريب ، لأن الغلاف الجوي غاز وليس سائلا. الغازات لها خاصية الانضغاط وكثافتها تعتمد على درجة الحرارة والتكوين.
وبالتالي ، فإن الصيغة ص = هرمون النمو لا يأخذ في الاعتبار عوامل مهمة مثل درجة الحرارة وتكوين الهواء ، والتي لها تأثير كبير على الضغط الجوي. لحساب أكثر دقة للضغط الجوي ، من الضروري استخدام معادلة حالة الغاز ، مثل معادلة مندليف-كلابيرون.
تأثير الارتفاع فوق مستوى سطح البحر
يلعب الارتفاع دورا مهما في تحديد الضغط الجوي. كلما ارتفعت النقطة بالنسبة لمستوى سطح البحر ، انخفض الضغط الجوي عند هذا الارتفاع.
يحدث الضغط الجوي على سطح الأرض بسبب وزن عمود من الهواء فوقه. يعتمد هذا الوزن على كثافة الهواء وارتفاع العمود.
ومن الجدير بالذكر أنه في الصيغة ص = ب ، أين ص هو الضغط ، ز هو تسارع الجاذبية ، و ح هو ارتفاع عمود الهواء ، يتم إهمال عوامل أخرى مثل التغيرات في كثافة الهواء.
عندما ترتفع فوق مستوى سطح البحر ، ينخفض الضغط الجوي. لكل 10 أمتار من الارتفاع ، ينخفض الضغط بحوالي 1 هيكتوباسكال.
بالإضافة إلى ذلك ، عند تحديد الضغط الجوي ، تؤخذ أيضا التغيرات في درجة حرارة الهواء والرطوبة في الاعتبار ، والتي قد تختلف باختلاف الارتفاع.
لذا ، فإن الصيغة ص = ب قابلة للتطبيق لتحديد الضغط الجوي فقط على ارتفاع معين فوق مستوى سطح البحر مع مراعاة عوامل أخرى مثل التغيرات في كثافة الهواء.
المحاسبة عن الهيكل المعقد للغلاف الجوي
الصيغة ص = ب ، أين ص هو الضغط الجوي ، ز هو تسارع الجاذبية ، و ح هو الارتفاع ، مبسط وغير قابل للتطبيق لحساب الضغط الجوي في الظروف الحقيقية. هذا يرجع إلى حقيقة أن الغلاف الجوي له بنية معقدة تعتمد على العديد من العوامل.
يتكون الغلاف الجوي من عدة طبقات ، تتميز كل منها بخصائصها الخاصة. تسمى الطبقة السفلية من الغلاف الجوي طبقة التروبوسفير وتمتد من سطح الأرض إلى ارتفاع حوالي 11 كيلومترا. في هذه الطبقة ، تتغير كثافة ودرجة حرارة الهواء مع الارتفاع.
في منطقة الستراتوسفير التي تتبع طبقة التروبوسفير ، تعتمد درجة الحرارة عكسيا على الارتفاع. ويرجع ذلك إلى وجود طبقة الأوزون التي تمتص الأشعة فوق البنفسجية. يحتوي الستراتوسفير أيضا على تدفقات الهواء التي تؤثر على توزيع درجة الحرارة والضغط.
في الطبقات التالية من الغلاف الجوي — الميزوسفير والغلاف الحراري والغلاف الخارجي — تحدث عمليات أكثر تعقيدا ، بما في ذلك وجود الأيونوسفير ، حيث تحدث عمليات مهمة لتفاعل الإشعاع المؤين الشمسي مع الغلاف الجوي للأرض.
مع الأخذ بعين الاعتبار كل هذه العوامل يجعل الصيغة ص = ب غير قابلة للتطبيق لحساب دقيق للضغط الجوي. للحصول على نتائج أكثر دقة ، يتم استخدام طرق ومحاكاة أخرى ، مع مراعاة البنية والعمليات المعقدة في الغلاف الجوي.
| اسم الطبقة | الارتفاع |
|---|---|
| التروبوسفير | 0-11 كم |
| الستراتوسفير | 11-50 كم |
| الميزوسفير | 50-85 كم |
| الغلاف الحراري | 85-600 كم |
| الغلاف الخارجي | 600-10000 كم |
سؤال وجواب
لماذا هي الصيغة ص = هرمون النمو لا ينطبق على حساب الضغط الجوي?
الصيغة ص = ب هي صيغة لحساب الضغط في عمود من السائل ، حيث ص هي كثافة السائل ، ز هو تسارع الجاذبية ، ح هو ارتفاع عمود السائل. ومع ذلك ، يتم تشكيل الضغط الجوي ليس فقط بسبب وزن عمود الهواء ، ولكن أيضا بسبب عمل الطاقة الحركية الجزيئية لجزيئات الهواء. ولذلك ، فإن الصيغة ص = ب غير قابل للتطبيق لحساب الضغط الجوي ، لأنه لا يأخذ هذا العامل في الاعتبار.
ما هي الصيغة التي يجب استخدامها لحساب الضغط الجوي?
لحساب الضغط الجوي ، الصيغة ص = ب يستخدم ، أين ص هو الضغط ، ص هي كثافة الهواء ، ز هو تسارع الجاذبية ، ح هو ارتفاع عمود الهواء. تأخذ هذه الصيغة في الاعتبار ليس فقط وزن عمود الهواء ، ولكن أيضا الضغط الناتج عن الطاقة الحركية الجزيئية لجزيئات الهواء.
ما هي أهمية كثافة الهواء عند حساب الضغط الجوي?
كثافة الهواء لها أهمية كبيرة عند حساب الضغط الجوي. كلما كان الهواء أكثر كثافة ، زاد الضغط. عند حساب الضغط الجوي في الصيغة ص = ب ، تعمل كثافة الهواء كمضاعف ، والذي يأخذ في الاعتبار عدد جزيئات الهواء في حجم معين. كلما كان الهواء أكثر كثافة ، زاد عدد الجزيئات ، وبالتالي زاد الضغط.
كيفية تحديد كثافة الهواء لحساب الضغط الجوي?
يمكن تحديد كثافة الهواء بطرق مختلفة. تتمثل إحدى الطرق في قياس كتلة حجم معروف من الهواء واستخدام صيغة الكثافة: الكثافة = الكتلة / الحجم. طريقة أخرى هي استخدام البيانات من الجداول أو الصيغ التجريبية التي تعطي قيم كثافة الهواء اعتمادا على درجة الحرارة والضغط والرطوبة النسبية. في أي حال ، لحساب الضغط الجوي ، من الضروري معرفة كثافة الهواء عند نقطة معينة.