Shumë njerëz e dinë se me rritjen e lartësisë, presioni i ajrit zvogëlohet. Shqyrtoni pyetjen pse presioni i ajrit zvogëlohet me lartësinë, jepni formulën për varësinë e presionit nga lartësia dhe gjithashtu merrni parasysh një shembull të zgjidhjes së problemit duke përdorur formulën që rezulton.
Çfarë është ajri?
Ajri është një përzierje e pangjyrë e gazrave që përbën atmosferën e planetit tonë. Ai përmban shumë gazra të ndryshëm, ku kryesorët janë azoti (78%), oksigjeni (21%), argon (0.9%), dioksid karboni (0.03%) dhe të tjerë.
Nga pikëpamja e fizikës, sjellja e ajrit në kushtet ekzistuese në Tokë u bindet ligjeve të një gazi ideal - një model sipas të cilit molekulat dhe atomet e një gazi nuk ndërveprojnë me njëra-tjetrën, distancat midis tyre janë të mëdha në krahasim me madhësitë e tyre dhe shpejtësia e lëvizjes në temperaturën e dhomës është rreth 1000 m/s.
Presioni i ajrit
Duke marrë parasysh çështjen e varësisë së presionit nga lartësia, duhet të kuptoni se çfarë përfaqësonështë koncepti i "presionit" nga pikëpamja fizike. Presioni i ajrit kuptohet si forca me të cilën shtyn shtylla e ajrit në sipërfaqe. Në fizikë, ajo matet në Pascals (Pa). 1 Pa do të thotë që një forcë prej 1 njuton (N) zbatohet pingul në një sipërfaqe prej 1 m22. Kështu, një presion prej 1 Pa është një presion shumë i vogël.
Në nivelin e detit, presioni i ajrit është 101,325 Pa. Ose, duke rrumbullakosur, 0,1 MPa. Kjo vlerë quhet presioni i 1 atmosferës. Shifra e mësipërme thotë se në një platformë prej 1 m2 ajri shtyp me një forcë prej 100 kN! Kjo është një forcë e madhe, por një person nuk e ndjen atë, pasi gjaku brenda tij krijon një presion të ngjashëm. Përveç kësaj, ajri i referohet substancave të lëngshme (lëngët gjithashtu u përkasin atyre). Dhe kjo do të thotë se ushtron të njëjtin presion në të gjitha drejtimet. Fakti i fundit sugjeron që presioni i atmosferës nga anë të ndryshme mbi një person kompensohet reciprokisht.
varësia e presionit nga lartësia
Atmosfera rreth planetit tonë mbahet nga graviteti i tokës. Forcat gravitacionale janë gjithashtu përgjegjëse për rënien e presionit të ajrit me rritjen e lartësisë. Me drejtësi, duhet të theksohet se jo vetëm graviteti i tokës çon në një ulje të presionit. Dhe gjithashtu ulja e temperaturës kontribuon gjithashtu.
Meqenëse ajri është lëng, atëherë për të mund të përdorni formulën hidrostatike për varësinë e presionit nga thellësia (lartësia), domethënë ΔP=ρgΔh, ku: ΔP është sasia e presionit. ndryshimkur ndryshon lartësinë me Δh, ρ - dendësia e ajrit, g - nxitimi i rënies së lirë.
Duke pasur parasysh se ajri është një gaz ideal, nga ekuacioni i gjendjes së gazit ideal rrjedh se ρ=Pm/(kT), ku m është masa e 1 molekule, T është temperatura e saj, k është konstanta e Boltzmann-it.
Duke kombinuar dy formulat e mësipërme dhe duke zgjidhur ekuacionin që rezulton për presionin dhe lartësinë, mund të merret formula e mëposhtme: Ph=P0e-mgh/(kT) ku Ph dhe P0- presioni në lartësinë h dhe në nivelin e detit, përkatësisht. Shprehja që rezulton quhet formula barometrike. Mund të përdoret për të llogaritur presionin atmosferik në funksion të lartësisë.
Ndonjëherë për qëllime praktike është e nevojshme të zgjidhet problemi invers, domethënë të gjesh lartësinë, duke ditur presionin. Nga formula barometrike, mund të merrni lehtësisht varësinë e lartësisë nga niveli i presionit: h=kTln(P0/Ph)/(m g).
Shembull i zgjidhjes së problemit
Qyteti Bolivian i La Paz është kryeqyteti "më i lartë" në botë. Nga burime të ndryshme rezulton se qyteti ndodhet në një lartësi prej 3250 metra deri në 3700 metra mbi nivelin e detit. Detyra është të llogaritet presioni i ajrit në lartësinë e La Paz.
Për të zgjidhur problemin, përdorim formulën për varësinë e presionit nga lartësia: Ph=P0e -mg h/(kT), ku: P0=101 325 Pa, g=9,8 m/s 2, k=1,3810-23 J/K, T=293 K (20 oC), h=3475 m (mesatarja midis 3250 m dhe3700 m), m=4, 81710-26 kg (duke marrë parasysh masën molare të ajrit 29 g/mol). Duke zëvendësuar numrat, marrim: Ph=67,534 Pa.
Kështu, presioni i ajrit në kryeqytetin e Bolivisë është 67% e presionit në nivelin e detit. Presioni i ulët i ajrit shkakton marramendje dhe dobësi të përgjithshme të trupit kur një person ngjitet në zona malore.
