Definicja jednostki atmosfery i jej związek z temperaturą i grawitacją

Wydaje mi się, że czasami jednostka atmosfery dla ciśnienia jest zdefiniowana tak, że $ 1 \ \ mathrm {atm} $ byłoby średnim ciśnieniem atmosferycznym na poziomie morza.

Z drugiej strony wydaje mi się następująca definicja:

Jeden standard Atmosfera to ciśnienie wytwarzane przez kolumnę rtęci o wysokości dokładnie 76 $ \ \ mathrm {cm} $, w temperaturze 0 ^ \ circ \ mathrm {C} $ i w punkcie, w którym $ g = 980,665 \ \ mathrm {cm } \ \ mathrm {s ^ {- 2}} $.

Być może potrzeba określenia temperatury i przyspieszenia grawitacyjnego jest oczywista dla osób lepiej zaznajomionych fizyka eksperymentalna, ale nic o tym nie wiem, więc nie rozumiem, dlaczego ludzie tak to definiują.

To jest jedna eksperymentalna definicja IMHO, ponieważ mówi, jak można się tam dostać w praktyce i zmierz 1 $ \ \ mathrm {atm} $. Ale temperatura i przyspieszenie ziemskie na pierwszy rzut oka nie wydaje się to mieć znaczenia.

Dlaczego przy tworzeniu tej definicji trzeba podawać temperaturę i przyspieszenie ziemskie?

Komentarze

  • Zostało to tak zdefiniowane, ponieważ wokół było wiele mierników ciśnienia rtęci i barometrów. Lokalną grawitację przedstawiono w tabeli, a temperaturę można zmierzyć w miarę dobrze, dzięki czemu można skorygować rzeczywiste pomiary. Wymieniliśmy nasz sprzęt rtęciowy na mniej toksyczny, a standardowe atmosfery zostały zastąpione jednostkami SI o wartości 1 $ Pascal = 1 N / m ^ 2 $ i 1 $ bar = 10 ^ 5 Pascal $.

Odpowiedź

Dlaczego podczas tworzenia tej definicji trzeba określać temperaturę i przyspieszenie ziemskie?

„Centymetry słupa rtęci” (mierzone barometrem rtęci) nie są najlepszą miarą ciśnienia atmosferycznego. Oprócz tego, że jest wrażliwy na ciśnienie atmosferyczne, barometr rtęciowy jest czuły na temperaturę rtęci i lokalną siłę przyspieszenia grawitacyjnego.

Kolumna rtęci prawdopodobnie znajduje się w równowadze hydrostatycznej. W tym przypadku zmiana ciśnienia spowodowana zmianami wysokości jest określona wzorem $$ \ frac {dP} {dh} = – \ rho g $$ Zakładając stałą gęstość i stałe przyspieszenie grawitacyjne w całym rtęci, oznacza to, że wysokość kolumna to $$ h = \ frac {P_a} {\ rho g} $$ Wysokość kolumny zależy nie tylko od ciśnienia atmosferycznego, ale także od gęstości i lokalnego przyspieszenia grawitacyjnego. Skąd więc zależność od temperatury? To ostatnie ma znaczenie, ponieważ gęstość rtęci zmienia się wraz z temperaturą.

Odpowiedź

Dlaczego podczas tworzenia tej definicji trzeba określić temperaturę i przyspieszenie grawitacyjne?>

Barometr rtęciowy (przyrząd do pomiaru ciśnienia) używa kolumny rtęci zanurzonej w pojemniku z Hg – podtrzymywanym przez ciśnienie atmosferyczne; więc jest równa (h. gęstość rtęci.g); gdzie h jest wysokością kolumny.

Dlatego lokalną wartość g należy zacytować wraz z wartością standardową i gęstością rtęci przyjętą w temperaturze standardowej 0 stopni Celsjusza.

standard został zdefiniowany być może w Paryżu, dlatego też zacytowano lokalną wartość g. nadal używamy w naszych laboratoriach barometru rtęciowego zwanego Barometrem Fortina. Standardowe ciśnienie atmosfery jest równoważne 1,01325 bar lub 760 torr lub 101325 Pa.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *