فشار اتمسفریک چیست؟

به فشاری که از طرف جو و اتمسفر زمین وارد می شود، فشار اتمسفریک گفته می شود. به عبارتی این فشار به وزنی گفته می شود که بر واحد سطح از طرف اتمسفر وارد می شود. هر چه ارتفاع در زمین بالا می رود، چون وزنی که اتمسفر بالای زمین دارد، کاهش پیدا می کند به همین دلیل فشار اتمسفریک کم می شود. معیاری که به عنوان مرجع برای اندازه گیری فشار اتمسفریک در نظر گرفته می شود، سطح آب های آزاد است.

واحدهای اندازه گیری فشار اتمسفریک پاسکال (یک پاسکال از نیروی یک نیوتنی وارد شده بر سطح یک متر به دست می آید)، اتمسفر (فشار وارد شده از ستون آبی با بلندی یک متر است)، بار، psi (در رشته های مهندسی متالوژی، شیمی و ... کاربرد دارد)، میلی متر جیوه (به دست آمده از اختلاف ارتفاع ستون جیوه در فشارسنج جیوه ای)، تور و ... است.

فشار و فشار هوا چیست؟

به نیرویی که بر واحد سطح وارد می شود، فشار می گویند که با واحد پاسکال اندازه گیری می شود. هوا فشار دارد و این موضوع توسط توریچلی برای اولین بار ثابت شد. او توانست فشار هوا را در کنار دریا و با به کار بردن ستونی از جیوه و ارتفاعی که نشان می داد، اندازه گیری کند. این دانشمند فشار اتمسفریک را بالای کوه نیز اندازه گیری کرد. جرمی که هوا به شکل استوانه ای با سطح مقطع یک سانتی متر مربع دارد، برابر 1,03 کیلوگرم است. با اندازه گیری نیرویی که این مقدار هوا بر این واحد سطح وارد می کند، میزان فشار اتمسفریک در سطح دریا برابر با 1 کیلوگرم بر سانتی متر مکعب اندازه گیری شد.

فشار اتمسفریک و اندازه گیری آن

فشاری که در اتمسفر زمین وجود دارد به عنوان فشار اتمسفریک یا همان فشار بارومتریک است که در سطح دریا برابر 760 میلی متر جیوه، 101,325 پاسکال، 29,9 اینچ و 14,696 پوند در اینچ مربع است. بارومتر وسیله ای است که فشار اتمسفریک را با آن اندازه می گیرند. بارومتر وسیله ای شیشه ای به شکل لوله است که پر از جیوه است. لوله مذکور به شکل وارونه داخل ظرفی که از جیوه پر است، قرار می گیرد و در این حالت، جیوه بالای لوله، وارد ظرف می شود.

پایین آمدن جیوه در لوله به دلیل اختلاف فشار بین لوله و ظرف است که باعث به وجود آمدن خلأ در انتهای بالای لوله می شود، تا زمانی ارتفاع ثابت می شود که بین فشار لوله و ظرف، تعادل برقرار شود. ارتفاع مایع در حالت تعادل را با h نشان می دهند. فشاری که با این وسیله جیوه دارد، از رابطه P = ρgh به دست می آید. در این رابطه ρ، چگالی جیوه بوده و برابر 13,6 گرم بر سانتی متر مکعب است و g، شتاب گرانش زمین بوده و برابر 9,8 متر بر مجذور ثانیه است.

اگر با بارومتر ارتفاع جیوه را در سطح دریا اندازه گیری کنیم، فشار اتمسفریک برابر 101325 پاسکال خواهد بود.

عوامل موثر در فشار اتمسفریک

یکی از عوامل مهمی که در اندازه گیری فشار اتمسفریک موثر است، ارتفاع است. اگر ارتفاع تغییر کند میزان فشار اتمسفریک نیز تغییر می کند و فشار هوا در کوه ها به دلیل ارتفاع زیاد، کمتر از سطح دریاهاست. هر چه از سطح دریا بالاتر می رویم، به ازای هر 100 متر، کاهش فشاری برابر 1,2 کیلوپاسکال خواهیم داشت. از عوامل دیگری که می توانند روی فشار اتمسفریک موثر باشند، دما و رطوبت است. میزان شدت نور نیز می تواند از عوامل تاثیرگذار در فشار اتمسفریک باشد.  

تاثیر ارتفاع و فشار اتمسفریک بر نقطه جوش آب

علت این که آب کتری در ارتفاعات سریع تر می جوشد، به دلیل ارتفاع بالا و کاهش فشار جو است. چون آب در فشار معمولی جو در دمای 100 درجه سانتی گراد به جوش می آید. جوشیدن زمانی اتفاق می افتد که بخاراتی که در نتیجه حرارت دادن آب حاصل می شود دارای فشاری برابر با فشار اتمسفر شوند. در ارتفاعات چون فشار جو پایین است، فشار بخارات تجمع یافته روی آب زودتر با فشار جو برابر می شوند. در نتیجه آب زودتر شروع به جوشیدن می کند. در اواسط قرن نوزدهم با اندازه گیری نقطه جوش آب در مکان های با ارتفاعات مختلف، به اندازه گیری فشار هوا می پرداختند.