Зависимость давления от высоты барометрическая формула

Зависимость давления от высоты

39eaffcc74cee1911df31460181d4d25.jpg

Атмосферу около нашей планеты держит земная гравитация. Гравитационные силы также являются виновником падения давления воздуха с увеличением высоты. Справедливости ради следует отметить, что не только земное притяжение приводит к уменьшению давления. А также снижение температуры тоже вносит свой вклад.

Поскольку воздух является текучим веществом, тогда для него можно использовать гидростатическую формулу зависимости давления от глубины (высоты), то есть ΔP = ρ*g*Δh, где: ΔP — величина изменения давления при изменении высоты на Δh, ρ — плотность воздуха, g — ускорение свободного падения.

Учитывая, что воздух является идеальным газом, из уравнения состояния идеального газа следует, что ρ = P*m/(k*T), где m — масса 1 молекулы, T — его температура, k — постоянная Больцмана.

Объединяя две приведенные выше формулы и решая полученное уравнение относительно давления и высоты, можно получить следующую формулу: Ph = P*e-m*g*h/(k*T), где Ph и P — давление на высоте h и на высоте уровня моря, соответственно. Полученное выражение называется барометрической формулой. Она может использоваться для расчетов зависимости атмосферного давления от высоты.

Иногда для практическим целей необходимо решать обратную задачу, то есть находить высоту, зная давление. Из барометрической формулы легко можно получить зависимость высоты от уровня давления: h = k*T*ln(P/Ph)/(m*g).

175. Распределение атмосферного давления по высоте

Построение графика убывания давления с высотой. Но с увеличением высоты плотность воздуха убывает.

Атмосферное давление измеряется с помощью барометров. Рядом с трубкой крепится шкала, показывающая изменение давления. Высота ртутного столба меняется при изменении давления.

По разным регионам земного шара воздействие неодинаково. Показатели связаны с приподнятостью поверхности над уровнем моря, направлением ветра, влажности и температуры окружающей среды. Теплый воздух весит меньше, чем холодный. Над областью с повышенной температурой или влажностью сжатие атмосферы всегда меньше.

5a2db0459e4c1baa3d74bfa86a015135.jpg

Чем выше уровня моря, тем давление воздуха меньше. Он снижается, так как с поднятием уменьшается высота столба воздуха, который давит на земную поверхность. С высотой давление падает еще и потому, что уменьшается плотность самого воздуха. Следовательно, с изменением температуры воздуха непрерывно меняется и давление.

c8faec5d2e74b1a1be5c4d0f5583cf25.jpg

Медицинские мифы. Изменение атмосферного давления вызывает повышение артериального

Изменение атмосферного давления вызывает повышение артериального.

Насколько это неверно? В значительной степени.

В. Я. Чекин (1961) показал зависимость величин артериального давления от уровня атмосферного давления. Так, при высоком барометрическом давлении (750—770 мм рт.ст.) диастолическое артериальное давление повышалось на 10,3 %.

За нижнюю границу нормы для взрослых до 25 лет принимается артериальное давление, равное 120/70 мм рт.ст. Для возрастной группы 25-40 лет — соответственно 125 (130)/70 (80) мм рт.ст. У здоровых женщин молодого и среднего возраста нижняя граница артериального давления в среднем на 5 мм рт.ст. ниже, чем у здоровых мужчин этого возраста. Практически допустимо считать, что нижняя граница нормы для диастолического артериального давления с возрастом существенно не меняется (не выше 65-70 мм рт.ст.). Для определения нижней нормальной границы систолического давления у лиц 50 лет и старше предлагается к возрасту обследуемого прибавлять 50-55.

Читайте так же:  Аналоги таблеток Перинева

Итак, у лиц 50 лет и старше давление (130+50 = 180 мм рт.ст.) 180/70 мм рт.ст. находится в пределах нормы. При этом наблюдения показывают, что эта группа лиц довольно легко переносит повышения и до 220 мм рт.ст. Но 10% от 180 — это только 18 мм рт.ст. Я наблюдал повышения и до 270! мм рт.ст. без каких либо последствий. Более опасны повышения давления для «молодой» части населения. 10% от 130 — 13 мм рт.ст. — 130 + 13 = 143 мм рт.ст. — это может вызвать неприятные ощущения. Но бояться при этом надо вовсе не изменения погодных условий.

На территории России диапазон колебания давления составляет от 720 мм ртутного столба до 820 мм. Для оценки изменения давления воздуха синоптики обычно берут 3-часовой интервал. За три часа изменения могут достигать 4-6 мм ртутного столба (очень редко превышая 10), то есть не более 2,5 мм в час или 0,04 мм в минуту. Много это или мало? Судите сами. Давление воздуха падает с высотой по давно известным законам физики, и у земли это падение в среднем составляет 1 мм рт.ст. на каждые 11 метров высоты!

В обычном лифте давление меняется примерно на 0,08 мм рт.ст. в секунду, то есть в 100 раз быстрее, чем от погоды. Даже когда вы спокойно поднимаетесь или спускаетесь по ступенькам, давление воздуха вокруг вас меняется в 10-20 раз быстрее, чем при прохождении «штормового» циклона. Если же посмотреть на все способы изменения атмосферного давления, которым подвергает себя городской житель, то картина будет совсем «удручающая».Например, житель квартиры на 12-м этаже «меняет» давление вокруг себя на 5 мм рт.ст., по крайней мере, два раза в сутки. Что уж говорить о людях, прилетевших из Петербурга в Москву и поднявшихся таким образом махом на 150 метров? Из Москвы в Красноярск — еще на 200 метров. А в Читу, которая еще на 550 метров выше? Египет, в котором многим так нравится отдыхать — в южной части высота над уровнем моря составляет 600 м, в центре – порядка 300-400 м (такая вот поездка по НИЛу), на севере – 100 м. Турция, Кемер — высота над уровнем моря составляет 30 метров в среднем.

А про горнолыжные курорты я вообще молчу. Паландокен — самый молодой горнолыжный курорт Турции. Расположен на горе . ВЫСОТА НАД УРОВНЕМ МОРЯ 2200-3175 метров! Ле Дез Альп, Франция — расположен на высоте 1650 м. Куршевель — Высота над уровнем моря: 1100/ 1850 м, общий диапазон от 1300 до 2738 м. Впрочем, даже сам перелет — серьезная проверка устойчивости к перепадам атмосферного давления. Всей шкалы домашнего барометра не хватит: давление в салоне современных самолетов меняется на 380 (!) мм во время набора высоты и при снижении (сравните это с 2,5 мм естественного изменения давления за примерно то же время).

Читайте так же:  Взаимосвязь давления и закладывания ушей

Погода (температура, влажность, ветер, солнечная радиация) безусловно влияет на состояние человека. Но люди, по каким-то причинам, «крайним» в этом списке объявили, достаточно невинное давление воздуха. Однако не стоит бояться резких перемен атмосферного давления — оно, в отличие от артериального, не причиняет никакого вреда. А если кто-то станет вас стращать очередным «падением» ртутного столба, вспомните одну из шуток медиков («99 процентов умерших от рака хоть раз в жизни ели огурцы») и улыбнитесь.

Зависимость давления от высоты над уровнем моря

Затем отверстие открывали, часть ртути выливалась, а в трубке оставался столб ртути определенной высоты h, гидростатическое давление которого уравновешивается атмосферным давлением. Атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты подъема над Землей. Это объясняется тем, что с увеличением высоты толщина сжимающего слоя атмосферы уменьшается.

Мы хотим рассказать, чем обусловлена зависимость давления от высоты. Исследования показали, что зависимость атмосферного давления от высоты отличается следующим: повышение на десять метров вызывает снижение параметра на одну единицу. Сила оказываемого воздухом давления также зависит от температуры, которая очень понижается при подъеме на большую высоту.

Таким образом, с ростом расстояния до земли увеличивается сила тяжести, действующая на воздух в нижних частях атмосферы. Заметьте, что физическая сущность повышения давления в жидкости с увеличением глубины та же самая, что и в воздухе. Сжимаемость воздуха же приводит к тому, что зависимость давления от высоты подъема над уровнем моря становится экспоненциальной. Больцмановское распределение, на самом деле, напрямую связано с явлением спада давления воздуха, ибо этот спад и приводит к тому, что концентрация частиц с высотой уменьшается.

Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

При подъеме на большую высоту понижение атмосферного давления и разреженный воздух вызывают учащение частоты сердечных сокращений, повышение показателей кровяного давления. Однако при дальнейшем увеличении высоты уровень АД начинает снижаться.

Так как с подъемом вверх воздух становится все более разреженным, атмосферное давление понижается (в тропосфере в среднем 1 мм на каждые 10,5 м подъема). Поэтому для территорий, расположенных на разной высоте над уровнем моря, средним будет свое значение атмосферного давления. Поэтому у полюсов атмосферное давление, повышенное по сравнению с широтами на 60-65°. В результате того, что в умеренных широтах Северного полушария зимой атмосферное давление над материками сильно повышается, пояс низкого давления прерывается. Величина изменения атмосферного давления на единицу расстояния (100 км) называется барическим градиентом.

Читайте так же:  Жизненно важный звонок в скорую при каком давлении необходимо вызывать медицинских сотрудников на дом

Однако явление притяжения к Земле все же заставляет больше молекул воздуха находиться в нижних слоях атмосферы. Однако уменьшение плотности воздуха с высотой имеет значение, если рассматривать всю атмосферу, составляющую около 10000 км высоты. В таком случае на изменение атмосферного давления оказывает влияние только изменение высоты над уровнем моря. Тогда можно легко посчитать, как именно с высотой меняется атмосферное давление.

a4e04e715a57f8a1890758865068cdfb.jpg

Как высота влияет на самочувствие человека

Основным негативным фактором, воздействующим на высоте на организм человека, является недостаток кислорода. Именно в результате гипоксии развиваются острые нарушения состояния сердца и кровеносных сосудов, повышение АД, пищеварительные расстройства и ряд других патологий.

Гипертоникам и людям, склонным к скачкам давления, не стоит подниматься высоко в горы и желательно не совершать многочасовые перелеты. О профессиональных занятиях альпинизмом и горном туризме им тоже придется позабыть.

Выраженность происходящих в организме изменений позволила выделить несколько зон высоты:

  • До полутора – двух километров над уровнем моря — относительно безопасная зона, в которой не наблюдается особых изменений в работе организма и состоянии жизненно важных систем. Ухудшение самочувствия, понижение активности и выносливости наблюдается очень редко.
  • От двух до четырех километров — организм пытается своими силами справиться с дефицитом кислорода, благодаря учащению дыхания и совершению глубоких вдохов. Тяжелую физическую работу, которая требует потребления большого объема кислорода, выполнять тяжело, но легкая нагрузка хорошо переносится в течение нескольких часов.
  • От четырех до пяти с половиной километров — самочувствие заметно ухудшается, выполнение физической работы затруднено. Появляются психоэмоциональные расстройства в виде приподнятости настроения, эйфории, неадекватных поступков. При длительном нахождении на такой высоте возникают головные боли, ощущение тяжести в голове, проблемы с концентрацией внимания, вялость.
  • От пяти с половиной до восьми километров — заниматься физической работой невозможно, состояние резко ухудшается, высок процент потери сознания.
  • Выше восьми километров — на такой высоте человек способен сохранять сознание в течение максимум нескольких минут, после чего следует глубокий обморок и смерть.

Для протекания в организме обменных процессов необходим кислород, дефицит которого на высоте приводит к развитию горной болезни. Основными симптомами расстройства являются:

  • Головная боль.
  • Учащение дыхания, одышка, нехватка воздуха.
  • Носовое кровотечение.
  • Тошнота, приступы рвоты.
  • Суставные и мышечные боли.
  • Нарушения сна.
  • Психоэмоциональные нарушения.

На большой высоте организм начинает испытывать недостаток кислорода, в результате чего нарушается работа сердца и сосудов, повышается артериальное и внутричерепное давление, выходят из строя жизненно важные внутренние органы. Чтобы успешно побороть гипоксию нужно включить в рацион питания орехи, бананы, шоколад, крупы, фруктовые соки.

Ссылка на основную публикацию