1 атмосфера давления: измерение и перевод в другие единицы

Атмосферное давление - важнейшая характеристика воздушной среды, окружающей нас. От него зависит комфортность нашего существования. Давление используется при измерении высот и глубин. Давайте разберемся, что такое 1 атмосфера и как ее измеряют.

Определение 1 атмосферы давления и основные единицы измерения

Стандартная атмосфера давления определяется как давление столба ртути высотой 760 мм при температуре 0°С на уровне моря. Это давление принимается за 1 атмосферу и численно равно 101325 Па или 1013,25 гПа (гектопаскаль).

Кроме стандартной атмосферы, выделяют техническую и физическую атмосферы. Техническая равна давлению в 1 кгс на 1 см2, а физическая соответствует реальному среднему атмосферному давлению на Земле.

Основными единицами измерения давления также являются:

• Паскаль (Па) в системе СИ
• Бар (б) в технических измерениях
• мм ртутного столба (мм рт. ст.)
• мм водяного столба (мм вод. ст.)

Между этими единицами существуют следующие соотношения:

Как измеряется 1 атмосфера давления

Для измерения атмосферного давления используются различные приборы:

1. Барометры (ртутные, анероидные)
2. Пьезометрические манометры
3. Электронные датчики давления

Принцип работы барометров основан на зависимости высоты столба ртути или высоты механической пружины от величины давления окружающей среды. Датчики давления реагируют на внешнее давление изменением электрических свойств чувствительного элемента и выдают сигнал, преобразуемый затем в цифровое значение давления.

Для точного измерения 1 атмосферы давления наиболее подходят высокоточные ртутные барометры либо электронные измерительные преобразователи с погрешностью не более 0,1% от измеряемой величины.

Погрешности измерения давления могут быть обусловлены неточной градуировкой шкалы прибора, наличием в ртутных барометрах пузырьков воздуха, тепловым расширением измерительных элементов, изменением атмосферных условий и другими факторами.

1 атмосфера давления эквивалентна давлению водяного столба высотой 10,33 м или ртутного столба высотой 760 мм. Эти данные используются для расчета давления на заданной высоте или глубине.

Расчет давления на разных высотах и глубинах

Давление воздуха уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Это связано с уменьшением плотности воздуха и веса воздушного столба. Для расчета давления P на высоте H используется формула:

P = P0 * (1 - 0.0065*H/288)^5.255

где P0 - давление на уровне моря (1 атм), а 0.0065 - средний вертикальный температурный градиент в тропосфере, равный 6.5°C на 1 км, 288 - температура воздуха на уровне моря по шкале абсолютных температур.

Например, на высоте 1 км давление составит:

P = 101325 * (1 - 0.0065*1/288)^5.255 = 89874 Па или 0,89 атм

С увеличением глубины под водой давление возрастает. Для расчета давления P на глубине H используется формула:

P = P0 + ρ*g*H

где ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения, P0 - атмосферное давление.

Рекомендуемые пределы давления для человека

Для нормальной жизнедеятельности человека необходимо поддержание определенного диапазона атмосферного давления. Резкое его изменение может привести к нарушениям здоровья.

1 атмосфера сколько по шкале измерения давления? Это стандартные комфортные условия на уровне моря. Но пребывание человека возможно в диапазоне от 0,2 до 3-4 атмосфер. При более низких или высоких значениях требуется постепенная адаптация организма.

Использование 1 атмосферы давления в метеорологии

В метеорологии 1 атмосфера применяется как эталонное значение для измерения текущего атмосферного давления и отклонений от него. Эти отклонения используются для прогноза погоды и циклонической деятельности.

Например, понижение давления ниже 1 атмосферы может свидетельствовать о приближении циклона, а повышение - об установлении антициклона.

Применение 1 атмосферы давления в промышленности

В промышленности 1 атмосфера широко используется как эталон давления при испытаниях и измерениях. Например, при проведении пневмо- и гидроиспытаний на прочность и герметичность изделия подвергают давлению, кратному 1 атмосфере.

Также величина в 1 атмосферу используется для настройки и градуировки различных манометров и датчиков давления, применяемых в промышленности.

Роль 1 атмосферы давления в авиации и космонавтике

В авиации и космонавтике понятие 1 атмосферы давления также широко используется. В частности, расчет аэродинамических характеристик летательных аппаратов ведется для стандартных условий, соответствующих 1 атмосфере давления на высоте около 0 м над уровнем моря.

Кроме того, в полете пилоты и системы самолета отслеживают текущее давление за бортом и сравнивают его со стандартным. Это необходимо для определения истинной высоты полета.

Влияние давления на организм человека

Нахождение человека в условиях пониженного или повышенного давления может негативно сказываться на его самочувствии и работоспособности. Как уже отмечалось ранее, оптимальны для жизнедеятельности значения давления около 1 атмосферы.

При резком перепаде давления могут возникнуть боли в ушах, головокружение, нарушение координации. Поэтому в авиации, нырянии и других областях предусмотрены постепенные изменения давления для адаптации организма.

Другие области применения 1 атмосферы давления

Кроме перечисленных выше, стандартная атмосфера давления используется при расчетах, испытаниях и измерениях в таких областях как:

• Нефтегазовая промышленность
• Энергетика
• Машиностроение
• Приборостроение
• Строительство
• Медицина
• Научные исследования

Таким образом, 1 атмосфера давления является важной опорной точкой для многих отраслей науки и техники.