Меню

Почему давление на горе выше чем у подножья

Почему на горах холоднее, если они ближе к Солнцу

Наш мир настолько многогранен, что порой некоторые явления, на первый взгляд, кажутся удивительными. Но как часто бывает, физика приходит на помощь и объясняет необычные эффекты. К примеру, почему в горах холоднее, хотя они ближе к Солнцу? К тому же многим известно, что теплый воздух стремится вверх. Попробуем разобрать данное явление.

Воздух — плохой проводник

Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров. А сам высокая гора земли — Эверест — достигает высоты 8.8 километров. Действительно, разница не настолько большая, чтобы был какой-то прирост температуры по сравнению с поверхностью Земли. Но почему же в горах хотя бы не также, как в тропиках?

Первостепенная причина холода на высоте — это особенность излучения Солнца. Большая часть этого потока проходит через атмосферу, а в результате поглощается землей и водой. И уже после этого идет выделение тепла. В результате этого земля греет окружающее пространство. Но воздух является не самым хорошим проводником, из-за чего температура довольно быстро спадает с увеличением высоты.

Также небольшое воздействие на температуру на высоких горах оказывает цвет ландшафта. Например, солнечные батареи специально делают черного цвета, чтобы они поглощали как можно больше солнечной энергии. Горы же, напротив, обычно покрыты белым снегом, который отлично отражает солнечные лучи и не дает накапливаться теплу.

Если у подножия Эвереста градусник покажет около 30 градусов Цельсия, то на его вершине это уже -24 градусов Цельсия. Примерно считается, что температура падает на 1 градус каждые 100 метров высоты. Нагрев пространства происходит до 12-15 км, после чего начинается тропопауза — небольшой участок между тропосферой и стратосферой. Тропопауза получила свое название по причине того, что с изменением высоты, температура практически не меняется в данном участке пространства. Стоит заметить, что тропопауза характерна для всех планет с атмосферой. При этом она располагается всегда одинакова, на высоте, где давление составляет 1/10 от давления на поверхности Земли.

Давление газа

Также холод в горах можно объяснить через уравнение Менделеева-Клапейрона . В нем явно выражена зависимость между давлением, объемом и температурой газа. Итак, мы поднимаемся высоко в горы, как меняются эти параметры ? Логично, что давление уменьшается, а, следовательно, газ расширяется.

При увеличении объема он совершает некоторую работу и в результате теряет энергию. В то же время температура газа должна упасть. Это объясняется тем, что энергия определяется как средняя энергия частиц. В итоге получаем крайне холодный воздух, который на границе тропосферы может охладиться до -55 градусов.

В горах было чуть теплее, если бы их поверхность была более темная. Из-за снежных шапок происходит почти полное отражение солнечного излучения. Справедливости ради стоит отметить, что даже небольшое увеличение температуры нивелировалась бы с приходом ночи.

Парниковые газы

Также холод в горах часто связывают с парниковыми газами , образующими некую «шапку», которая мешает уходить теплу. Это такие вещества, как водяной пар, метан, углекислый газ и некоторые другие. Их концентрация падает с ростом высоты, из-за чего температура уменьшается. Почему же тогда холодные потоки не уходят вниз?

Читайте также:  Прокачка тормозов прокачки под давлением

Дело опять в давлении, которое заметно выше на поверхности Земли. При его увеличении растет еще и плотность воздуха. Таким образом, холодные потоки сверху не могут «протолкнуть» более плотные массы снизу.

Газы, мешающие уходу тепла, образуют так называемый парниковый эффект. Наиболее наглядно он представлен на Венере. Там плотность атмосферы настолько большая, что температура на поверхности планеты даже больше, чем на Меркурии, который находится ближе к Солнцу.

Источник

Альпинисты поднимаются к вершине горы, как изменяется атмосферное давление по мере их движения?

Нормальное атмосферное давление у поверхности мирового океана составляет 760 мм ртутного столба. По мере движения вверх, атмосферное давление уменьшается. Но эта зависимость нелинейная. При небольших высотах близко к поверхности земли принято считать, что давление падает на 1 мм ртутного столба на каждые 10-12 метров подъема. Чем выше, тем падение будет меньшим. Точная формула падения давления с высотой описана здесь https://ru.wikipedia.org/wiki/Барометрическая_формула.

1 3 · Хороший ответ

Что произойдёт с человеком, который окажется в 10 м. от Солнца, на промежуток времени около 0,01 секунды?

4 4 · Хороший ответ

Если вертолет зависнет в воздухе на 12 часов, приземлится ли он в диаметрально противоположной точке земного шара?

Конечно же нет, потому что вертолет летит в воздухе атмосферы, а атмосфера вращается вместе с поверхностью Земли. Если бы поверхность Земли двигалась в неподвижном, например относительно Космоса воздухе, то на поверхности бы был поистине ураганный ветер — около полутора тысяч километров в час.

1 0 1 · Хороший ответ

Выживу ли я, прыгнув из самолета в океан, пролетая на высоте 1000 метров?

Шансы у вас ну оооочень маленькие почти исчезающие.

Во-первых, оказавшись посреди океана вы скорее всего умрете безотносительно того, как вы там оказались, просто утонете рано или поздно. Но опустим этот момент.

Во-вторых, не так важно с какой высоты вы падаете, если это высота больше примерно 600 метров (или даже меньше в зависимости от позы падения), поскольку достигните максимальной скорости падения (при которой гравитационное притяжение Земли будет уравновешено сопротивлением воздуха и согласно II закону Ньютона вы перестанете ускоряться). Так что будет это километр или 800 метров, или 10 км — никакой разницы нет.

В-третьих, что касается скорости. Она очень сильно зависит от того, в какой позе вы будете падать (собственно, от этого будет зависеть сопротивление воздуха). Если вы будете падать, лежа горизонтально и раскинув руки и ноги (максимизируя свою площадь) — то скорость будет примерно 192 км/ч, если будете падать вертикально, можете превысить 280 км/ч. В любом случае на такой скорости удара вода уже перестает представлять из себя ньютоновскую жидкость и мягкой посадки точно не будет, но 192 км/ч значительно лучше 280.

Читайте также:  Пульсирующая боль в затылочной части головы давление

В-четвертых, вашей главной проблемой на такой скорости будет поверхностное натяжение воды, из-за которого вода по ощущениям становится как бетон. Чтобы преодолеть это натяжение, вам нужно коснуться воды наименьшей возможной площадью (чтобы максимизировать давление). Безопаснее всего это сделать, входя ногами вперед (т.к. тогда вы не рискуете повредить голову если вдруг что-то пойдет чуть-чуть не так).

Исходя из всего вышеперечисленного, наибольшие шансы первичного выживания (без учета проблемы п.1) у вас при следующем сценарии: вы падаете с высоты, распластавшись горизонтально животом и лицом вниз (чтобы видеть, куда летите), раскинув руки и ноги и всеми способами пытаетесь увеличить свою площадь перпендикулярную падению, в последние секунды перед входом в воду вы в падении переворачиваетесь в позу «солдатика» (желательно вытянув руки вверх, чтобы локтями прикрыть голову и сложив ладони), носки ног вытягиваете как можно сильнее, и чуть-чуть откланяетесь назад. В этом случае у вас есть шанс сравнительно безопасно преодолеть поверхностное натяжение, а затем из-за наклона, вас утащит под воду не строго вниз, а по дуге, и в итоге вы окажетесь ближе к поверхности. Ноги у вас гарантировано (99.9%) будут сломаны, скорее всего в нескольких местах, ребра вероятно тоже (просто от резкого перепада давления), но может будете живы на этот момент.

Источник

Зависимость давления воздуха от высоты

Многие люди, особенно альпинисты, пастухи на горных пастбищах, знают, что с увеличением высоты уменьшается давление воздуха. Становится трудно дышать, невозможно сварить горячую пищу, чай. Естественно, появляется вопрос: почему давление воздуха уменьшается с высотой? Рассмотрим решение этого вопроса.

Что такое воздух? Воздух — это бесцветная смесь различных газов, составляющих атмосферу нашей планеты. Основными газами, из которых состоит воздух, являются азот (78 %), кислород (21 %), аргон (0,9 %), углекислый газ (0,03 %) и другие. С точки зрения физики поведение воздуха при существующих условиях на Земле подчиняется законам идеального газа. Согласно этой модели молекулы и атомы газа не взаимодействуют друг с другом, расстояния между ними огромные по сравнению с их размерами, а скорости движения при комнатной температуре по расчетам по молекулярно-кинетической теории газов составляют порядка 460 м/с.

Что такое «давление» с физической точки зрения.

Под давлением воздуха понимают силу, с которой воздушный столб давит на поверхность. В физике она измеряется в паскалях (Па). 1 Па означает, что сила в 1 ньютон (Н) перпендикулярно приложена к поверхности площадью 1 м2. Поэтому давление 1 Па — это очень маленькое давление. На уровне моря давление воздуха составляет примерно 0,1 МПа (точнее -101 325 Па), что соответствует давлению 1 атмосфера. Это значит, что на площадку 1 см2 воздух давит с силой 1 кгс, а на площадку 1 м2 – 100 х 100 =10’000 кгс = 10 тонно-силы (или 100 кН)! Это очень много, но человек ее не ощущает, так как внутри него каждая клетка создает аналогичное противодавление. Последний факт говорит о том, что давление атмосферы с разных сторон на человека взаимно компенсируется.

Читайте также:  Подобрать регулятор давления газа по расходу

Кстати, если внезапно возле человека убрать давление воздуха, то он взорвется! По настоящему. По этой причине водолазы с большой глубины должны подниматься достаточно медленно, чтобы жидки составляющие организма (например, кровь) не вскипели.

Зависимость давления от высоты

Атмосферу около нашей планеты существует за счет земной гравитации. Эти же силы являются виновниками падения давления воздуха с увеличением высоты. Но не только земное притяжение приводит к уменьшению давления. Снижение температуры тоже вносит свой вклад. Основная причина, по которой изменяется давление с высотой, заключается в том, что на каждый последующий слой воздуха давит меньшее количество воздуха. На поверхности Земли давлению в 1 атм. Соответствует тот факт, что весь столб воздуха площадью в 1 см2 от поверхности Земли и до далекого космоса весит 1 кг. Для расчета изменения давления воздуха с высотой можно использовать гидростатическую формулу зависимости давления от глубины (высоты). Изменение этого давления можно определить по формуле

где: dP — величина изменения давления при изменении высоты на dh,
ρ — плотность воздуха,
g — ускорение свободного падения.

Из уравнения состояния идеального газа можно получить, что

где m — масса 1 молекулы,
T — его температура,
k — постоянная Больцмана.

Объединяя две приведенные выше формулы и решая полученное уравнение относительно давления и высоты, можно получить следующую формулу:

где Ph и P₀ — давление на высоте h и на высоте уровня моря, соответственно,
P₀ = 101 325 Па,
g = 9,8 м/с² ,
k = 1,38*10^-23 Дж/К,
m = 4,817*10^-26 кг (с учетом молярной массы воздуха 29 г/моль),
^ — знак возведения в степень.

Подставляя известные значения в (3):

m * g / k =4,817*10^-26 кг*9,8 м/с² / 1,38*10^-23 Дж/К = 34,2 *10^-3 = 0,0342,

ее можно переписать в окончательном виде:

Ph = P₀ *e-m*g*h/(k*T) → 101 325 * e^-0,0342*h/T (4)

Полученное выражение может использоваться для расчетов зависимости атмосферного давления от высоты и температуры (постоянной на любой высоте) называется барометрической формулой. Для примера рассчитаем давление воздуха на вершине горы Джомолунгма (или – Эверест) в Китае на Гималайских горах на высоте 8848 м.

Для решения задачи воспользуемся формулой (4) зависимости давления от высоты. Для расчетов примем следующие значения неизвестных параметров:

T = 293 K (20 ℃),
h = 8848 м,

Подставляя эти числа в (4), получаем:

Ph = 101 325 *e^-0,0342*8848/293 = 101 325 *e^-1,0327 = 36076 Па, (5)

Это значение почти в три раза меньше, чем на уровне поверхности моря.

Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите «Искать в . «, далее — «Yandex». Если это текстовая ссылка – выделите ее, нажмите правую клавишу мыши, выберите «перейти …». Все! О-ля-ля!

Если вам понравилась статья, то поставьте «лайк» и подпишитесь на канал! Если не понравилась – все равно комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!

Источник

Adblock
detector