NộI Dung
Không khí là một chất khí, nhưng với mục đích tính toán áp suất khí quyển, bạn có thể coi nó như một chất lỏng và tính áp suất ở mực nước biển bằng cách sử dụng biểu thức cho áp suất chất lỏng. Biểu thức này là P = ∂gh, trong đó ∂ là mật độ của không khí, g là gia tốc của trọng lực và h là chiều cao của khí quyển. Tuy nhiên, cách tiếp cận này không hoạt động, bởi vì cả ∂ và h đều không đổi. Cách tiếp cận truyền thống là đo chiều cao của cột thủy ngân thay thế. Nếu bạn đang tìm kiếm áp suất khí quyển ở độ cao cụ thể, bạn có thể sử dụng công thức khí áp. Đây là một mối quan hệ khá phức tạp phụ thuộc vào một số biến, vì vậy việc tìm kiếm giá trị bạn cần trong một bảng sẽ dễ dàng hơn.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Các nhà khoa học tính toán áp suất khí quyển ở mực nước biển bằng cách đo chiều cao của cột thủy ngân và tính áp suất mà bầu khí quyển phải tác động để nâng cột lên độ cao đó.
Phong vũ biểu thủy ngân
Ngâm một ống thủy tinh có đầu kín trong khay thủy ngân và cho phép tất cả không khí thoát ra, sau đó xoay ống thẳng đứng với lỗ mở chìm trong thủy ngân. Bạn sẽ có một cột thủy ngân bên trong ống và chân không giữa đỉnh cột và đầu ống. Áp suất do khí quyển tác dụng lên thủy ngân trong khay đang đỡ cột, vì vậy chiều cao của cột là cách để đo áp suất khí quyển. Nếu ống được chia độ theo milimét, chiều cao của cột sẽ xấp xỉ 760 mm, tùy thuộc vào điều kiện khí quyển. Đây là định nghĩa của 1 bầu không khí áp lực.
Thủy ngân là một chất lỏng, vì vậy bạn có thể tính áp lực cần thiết để hỗ trợ cột bằng cách sử dụng phương trình P = ∂gh. Trong phương trình này, là mật độ của thủy ngân và h là chiều cao của cột. Trong các đơn vị SI (số liệu), một bầu khí quyển bằng 101.325 Pa (Pascals) và ở các đơn vị Anh, nó bằng 14.696 psi (pound mỗi inch vuông). Torr là một đơn vị khác của áp suất khí quyển ban đầu được xác định là bằng 1 mm Hg. Định nghĩa hiện tại của nó là 1 torr = 133,32 Pa. Một bầu khí quyển = 760 torr.
Công thức khí áp
Mặc dù bạn không thể lấy được áp suất khí quyển ở mực nước biển từ tổng chiều cao của khí quyển, bạn có thể tính toán sự thay đổi áp suất không khí từ độ cao này sang độ cao khác. Thực tế này, cùng với những cân nhắc khác, bao gồm luật khí lý tưởng, dẫn đến mối quan hệ theo cấp số nhân giữa áp lực mực nước biển (P0) và áp suất ở độ cao h (Ph). Mối quan hệ này, được gọi là công thức khí áp, là:
Ph = P0e-mgh / kT
Mặc dù phương trình này dự đoán áp lực ở các độ cao khác nhau, dự đoán của nó khác với quan sát. Ví dụ, nó dự đoán áp suất 25 torr ở độ cao 30 km (19 mi), nhưng áp suất quan sát được ở độ cao đó chỉ là 9,5 torr. Sự khác biệt chủ yếu là do thực tế là nhiệt độ lạnh hơn ở độ cao cao hơn.