Lufttrykets mekanik

Lufttryk, atmosfærisk tryk eller barometrisk tryk, er trykket, der udøves over en overflade af vægten af ​​en luftmasse (og dens molekyler) derover.

Lufttryk er et vanskeligt koncept. Hvordan kan noget usynligt have masse og vægt? Luft har masse, fordi den består af en blanding af gasser der har masse. Tilføj vægten af ​​alle disse gasser, der sammensætter tør luft (ilt, nitrogen, kuldioxid, brint og andre), så får du vægten af ​​tør luft.

Molekylvægten eller molmassen af ​​tør luft er 28,97 gram pr. Mol. Selvom det ikke er meget, består en typisk luftmasse af et utroligt stort antal luftmolekyler. Som sådan kan du begynde at se, hvordan luft kan have en betydelig vægt, når masserne af alle molekyler tilsættes sammen.

Så hvad er forbindelsen mellem molekyler og lufttryk? Hvis antallet af luftmolekyler over et område stiger, er der flere molekyler til at udøve tryk på det område, og dets samlede atmosfæriske tryk stiger. Dette er hvad vi kalder højt tryk

Lufttrykket er ikke ensartet over Jorden. Det spænder fra 980 til 1050 millibars og ændres med højden. Jo højere højden er, jo lavere er lufttrykket. Dette skyldes, at antallet af luftmolekyler falder i højere højder og dermed falder lufttæthed og lufttryk. Lufttrykket er højest ved havoverfladen, hvor lufttætheden er størst.

Der er 5 grundlæggende oplysninger om lufttryk:

• Det stiger, når lufttætheden øges og sænkes, når lufttætheden sænkes.
• Det stiger, når temperaturerne stiger og sænkes, når temperaturen afkøles.
• Det stiger i lavere højder og falder i højere højder.
• Luft bevæger sig fra højt tryk til lavt tryk.
• Lufttrykket måles med et vejrinstrument kaldet a barometer. (Derfor kaldes det også undertiden "barometrisk tryk.")

EN barometer bruges til at måle atmosfærisk tryk i enheder kaldet atmosfærer eller milibarer. Den ældste type barometer er kviksølvbarometr. Dette instrument måler kviksølv, når det stiger eller sænkes i barometerets glasrør. Da atmosfæretrykket er dybest set vægten af ​​luft i stemning over reservoiret vil niveauet af kviksølv i barometeret fortsætte med at ændre sig, indtil vægten af ​​kviksølv i glasrøret er nøjagtigt lig med vægten af ​​luft over reservoiret. Når de to er stoppet med at bevæge sig og er afbalanceret, registreres trykket ved at "læse" værdien i kviksølvets højde i den lodrette søjle.

Hvis kviksølvets vægt er mindre end atmosfæretrykket, vil kviksølvniveauet i glasrøret stige (højt tryk). I områder med højt tryk synker luft hurtigere mod jordoverfladen, end den kan strømme ud til omgivende områder. Da antallet af luftmolekyler over overfladen stiger, er der flere molekyler til at udøve en kraft på denne overflade. Med en øget vægt af luft over reservoiret stiger kviksølvniveauet til et højere niveau.

Hvis kviksølvets vægt er større end atmosfæretrykket, falder kviksølvniveauet (lavt tryk). I områder med lavt tryk, stiger luft hurtigere væk fra jordens overflade, end den kan erstattes af luft, der strømmer ind fra de omkringliggende områder. Da antallet af luftmolekyler over området falder, er der mindre molekyler til at udøve en kraft på denne overflade. Med en reduceret vægt af luft over reservoiret falder kviksølvniveauet til et lavere niveau.

Andre typer barometre inkluderer aneroide og digitale barometre. Aneroidbarometre indeholder ikke kviksølv eller anden væske, men de har et forseglet og lufttæt metallisk kammer. Kammeret udvides eller sammentrækkes som reaktion på trykændringer, og en markør på en urskive bruges til at indikere trykaflæsninger. Moderne barometre er digitale og er i stand til at måle atmosfæretrykket nøjagtigt og hurtigt. Disse elektroniske instrumenter viser aktuelle atmosfæriske trykaflæsninger på tværs af en skærm.

Atmosfærisk tryk påvirkes af opvarmning om dagen fra solen. Denne opvarmning finder ikke sted jævnt over Jorden, da nogle områder opvarmes mere end andre. Når luft opvarmes, stiger den og kan resultere i et lavtrykssystem.

Trykket i midten af ​​a lavtrykssystem er lavere end luft i det omkringliggende område. Vindene blæser mod området med lavt tryk, der får luft i atmosfæren til at stige. Vanddamp i den stigende luft kondenserer og danner skyer og i mange tilfælde nedbør. På grund af den Coriolis-effekt, et resultat af Jordens rotation, cirkulerer vinde i et lavtrykssystem mod uret på den nordlige halvkugle og med uret på den sydlige halvkugle. Lavtrykssystemer kan producere ustabilt vejr og storme som f.eks cykloner, orkaner og tyfoner. Som en generel tommelfingerregel har lavet et tryk på omkring 1000 millibar (29,54 inches kviksølv). Fra 2016 var det laveste tryk nogensinde registreret på Jorden 870 mb (25,69 inHg) i øjet af Typhoon Tip over Stillehavet den 12. oktober 1979.

I højtrykssystemer, er luft i midten af ​​systemet ved et højere tryk end luft i det omkringliggende område. Luften i dette system synker og blæser væk fra det høje tryk. Denne faldende luft reducerer dannelse af vanddamp og skyer, hvilket resulterer i let vind og stabilt vejr. Luftstrømmen i et højtrykssystem er modsat den i et lavtrykssystem. Luft cirkulerer med uret på den nordlige halvkugle og mod uret på den sydlige halvkugle.

Artikel redigeret af Regina Bailey

• Britannica, redaktionerne af encyklopædi. "Atmosfærisk tryk." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5. mar. 2018, www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• National Geographic Society. "Barometer". National Geographic Society, 9. oktober 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• "Det høje og lave lufttryk." Vintervejrsikkerhed | UCAR Center for Science Education, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.