Meteorologija, Klimatologija - Vaje 2. vaja Zračni tlak

Zračni tlak Danes na vajah: spremenljivke stanja (T, ρ, p) definicija gostote zraka in zračnega tlaka enačba stanja delni tlaki merjenje zračnega tlaka in enote časovne spremembe zračnega tlaka vertikalne spremembe zračnega tlaka in temperature zraka horizontalne spremembe zračnega tlaka

Spremenljivke stanja Spremenljivke stanja vsebujejo informacijo o stanju oziroma o fizikalnih lastnostih obravnavanega plina. Spremenljivke stanja, ki zaslužijo posebno pozornost so: Temperatura - T Gostota - ρ Tlak - p

je tako odvisna od hitrosti molekul zraka Temperatura Def: Temperatura snovi je mera povprečne kinetične energije molekul v snovi (Kinetična teoroja plinov) Temperatura zraka je tako odvisna od hitrosti molekul zraka T ~ mv2 velja: T v oz. T   v

Temperatura T1 > T2 v1 > v2 m1v12 > m2v22 (Kinetična energija) Če velja m1 = m2, potem velja: v1 > v2

Gostota Enota mase - npr. molekula plina Def: Gostota snovi je definirana kot masa snovi v danem volumnu. V1 = V2 m1 < m2 ρ 1 = m1/V1 < ρ 2 = m2 /V2

Tlak Def: - TLAK je sila na enoto površine. ZRAČNI TLAK je posledica sile teže s katero atmosfera pritiska na enoto površine tal.

Zračni tlak Trkanja molekul zraka ob površino povzroča zračni tlak, ki deluje v vseh smereh enako. Zračni pritisk je odvisen od: Kinetične aktivnosti molekul - temperature zraka Mase molekul Gravitacije

Zračni tlak in gravitacija na molekule zraka deluje gravitacija zračni tlak uravnovesi silo gravitacije Čudno, zrak pa vseeno ne pade na zemeljsko površje ?!?! Zračni tlak: Sila, ki je posledica gravitacije s katero masa atmosfere deluje na enoto površine tal.

Enačba stanja plina Spremenljivke stanja se spreminjajo s časom in krajem, vendar ne neodvisno. Povezavo med njimi lahko opišemo z ENAČBO STANJA PLINA - splošna plinska konstanta Izpeljanke: T = konst. - Boyle-Mariott p = konst. - Gay-Lussac V = kontst. - Charles

Enačba stanja za zrak specifična plinska konstanta za zrak - gostota zraka

Delni tlaki Zrak je mešanica prozornih plinov: N2 - dušik 78 % O2 - kisik 21 % Ar, CO2, O3, H2O, ... Za mešanico plinov velja, da je skupni tlak vsota vseh delnih tlakov posameznih plinov, ki jo sesavljajo.

Meritve zračnega tlaka in enote Zračni pritisk si lahko razlagamo, kot težo stolpca zraka med zemeljskim površjem in vrhom atmosfere. živo srebro tlak vakum h Živosrebrni barometer Težo živega srebra v cevki uravnovesi sila teže s katero zrak pritiska na živo srebro v posodi.

Meritve zračnega tlaka in enote Vidijeva doza Aneroidni barometer oz. barograf: Deluje na podlagi Vidijeve doze - zaprte posode v kateri je zračni tlak nekoliko znižan. Zaradi sprememb zračnega tlaka se stene Vidijeve doze bolj ali manj upognejo.

Zračni pritisk - enote Enota za tlak je Pascal - Pa 1 Pa = 1 N/m2 =1 kg/ms2 V meteorologiji se navadno uporablja enota milibar 1 mb = 1 hPa = 100 Pa (m. n. - 1013,2 mb) Stara enota je mmHg 1 mmHg  4/3 mb (m. n. - 760 mmHg)

Zračni pritisk - reducirane vrednosti Da so vrednosti zračnega pritiska v posameznih krajih med seboj primerljive, moramo izmerjene vrednosti reducirati: na nadmorsko višino 0 m na temperaturo zraka 0 °C na standardno vrednost težnostnega pospeška - g Rekordne izmerjene vrednosti (reducirane na 0 m) 1078,3 mb v Sibiriji 877,2 mb na Pacifiškem oceanu (ob tajfunu)

Časovne spremembe zračnega tlaka Lokalne časovne spremembe zračnega pritiska so predvsem posledica zračnih tokov ter razvoja in gibanj vremenskih tvorb (npr front, ciklonov, anticiklonov). Ob stanovitnem vremenu lahko razločimo tudi vpliv dnevnega ogrevanja in plimovanja atmosfere. Tendenca zračnega pritiska merilo za časovne spremembe zračnega pritiska.

Vertikalne spremembe zračnega tlaka Zračni pritisk z nadmorsko višino upada približno eksponentno.

Vertikalne spremembe zračnega tlaka z2, p2, T2 (npr. Kredarica) Δz = z2- z1 sprememba z Δp = p2- p1 sprememba p ΔT = T2- T1 sprememba T γT = - ΔT/Δz gradient T Dvig: Δp je negativen Zračni tlak je na višji lokaciji manjši. Spust: Δp je pozitiven Zračni tlak je na nižji lokaciji večji. z1, p1, T1 (npr. Rateče)

Homogena atmosfera HIDROSTATIČNA ENAČBA Predpostavko o homogeni atmosferi lahko uporabimo le, ko obravnavamo spremembe zračnega tlaka pri zelo majhnih dvigih ali spustih. V takšnem primeru je plast zraka, ki jo pri tem obidemo tanka, gostota v njej pa se bistveno ne spremeni. HIDROSTATIČNA ENAČBA VIŠINSKA ENAČBA Za oceane, kjer je gostota vode približno konstantna, je takšna enačba precej bolj uporabna, kot za atmosfero.

Izotermna atmosfera BAROMETRIČNA ENAČBA Predpostavko o izotermni atmosferi lahko uporabimo, če imamo v plasti ozračja, preko katere se dvigamo ali spuščamo, takšne razmere, da se temperatura z višino praktično ne spreminja. Predpostavka nam je v pomoč tudi, kadar poznamo povprečno temperaturo zraka v plasti. BAROMETRIČNA ENAČBA VIŠINSKA ENAČBA

Realna atmosfera ENAČBA REALNE ATMOSFERE Predpostavko o realni atmosferi lahko uporabimo, če so v plasti ozračja, preko katere se dvigamo ali spuščamo takšne razmere, da se temperatura z višino zmanjšuje približno linearno. ENAČBA REALNE ATMOSFERE VIŠINSKA ENAČBA

Horizontalne spremembe zračnega tlaka Če je nad določenim krajem zaradi razvoja in gibanj vremenskih tvorb več zraka, kot na nekim drugim krajem z enako nadmorsko višino, je tam teža stolpca zraka večja, posledica česar je tudi večji zračni tlak. V primerjavi z vertikalnimi spremembami zračnega pritiska so horizontalne spremembe majhne, vendar pomembne, saj so vzrok za nastanek vetrov.