Αλλαγή πίεσης με πίνακα υψομέτρου. Ατμοσφαιρική πίεση

Ατμοσφαιρική πίεσηείναι η δύναμη πίεσης της στήλης αέρα ανά μονάδα επιφάνειας. Υπολογίζεται σε κιλά ανά 1 cm2 επιφάνειας, αλλά δεδομένου ότι προηγουμένως μετρούνταν μόνο με μανόμετρα υδραργύρου, συνηθίζεται να εκφράζεται αυτή η τιμή σε χιλιοστά Ερμής(mmHg.). Η κανονική ατμοσφαιρική πίεση είναι 760 mmHg. Art., ή 1.033 kg/cm 2, που θεωρείται ότι είναι μία ατμόσφαιρα (1 ata).

Κάνοντας μεμονωμένα είδηΗ εργασία μερικές φορές απαιτεί εργασία σε υψηλή ή χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση και αυτές οι αποκλίσεις από τον κανόνα είναι μερικές φορές μέσα σε σημαντικά όρια (από 0,15-0,2 ata έως 5-6 ata ή περισσότερο).

Η επίδραση της χαμηλής ατμοσφαιρικής πίεσης στο σώμα

Καθώς ανεβαίνετε στο υψόμετρο, η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται: όσο πιο ψηλά βρίσκεστε πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, τόσο χαμηλότερη είναι η ατμοσφαιρική πίεση. Άρα, σε υψόμετρο 1000 m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας ισούται με 734 mm Hg. Art., 2000 m - 569 mm, 3000 m -526 mm, και σε υψόμετρο 15000 m - 90 mm Hg. Τέχνη.

Με μειωμένη ατμοσφαιρική πίεση, υπάρχει αυξημένη και εμβάθυνση της αναπνοής, αυξημένος καρδιακός ρυθμός (η δύναμή τους είναι πιο αδύναμος) και ελαφρά πτώση πίεση αίματος, αλλαγές στο αίμα παρατηρούνται και με τη μορφή αύξησης του αριθμού των ερυθρών αιμοσφαιρίων.

Η αρνητική επίδραση της χαμηλής ατμοσφαιρικής πίεσης στο σώμα βασίζεται στην πείνα με οξυγόνο. Οφείλεται στο γεγονός ότι με τη μείωση της ατμοσφαιρικής πίεσης μειώνεται και η μερική πίεση του οξυγόνου, επομένως όταν κανονική λειτουργίαΤα αναπνευστικά και κυκλοφορικά όργανα λαμβάνουν λιγότερο οξυγόνο στο σώμα. Ως αποτέλεσμα, το αίμα δεν είναι επαρκώς κορεσμένο με οξυγόνο και δεν το παρέχει πλήρως στα όργανα και τους ιστούς, γεγονός που οδηγεί σε πείνα με οξυγόνο (ανοξαιμία). Τέτοιες αλλαγές συμβαίνουν πιο σοβαρά με μια ταχεία μείωση της ατμοσφαιρικής πίεσης, η οποία συμβαίνει κατά τις γρήγορες απογειώσεις σε μεγάλα υψόμετρα, όταν εργάζεστε σε μηχανισμούς ανύψωσης υψηλής ταχύτητας (τελεφερίκ κ.λπ.). Η ταχέως αναπτυσσόμενη πείνα με οξυγόνο επηρεάζει τα εγκεφαλικά κύτταρα, γεγονός που προκαλεί ζάλη, ναυτία, μερικές φορές έμετο, απώλεια συντονισμού των κινήσεων, μειωμένη μνήμη, υπνηλία. η μείωση των οξειδωτικών διεργασιών στα μυϊκά κύτταρα λόγω έλλειψης οξυγόνου εκφράζεται σε μυϊκή αδυναμία, γρήγορη κόπωση.

Η πρακτική δείχνει ότι η αναρρίχηση σε υψόμετρο άνω των 4500 m, όπου η ατμοσφαιρική πίεση είναι κάτω από 430 mm Hg, χωρίς παροχή οξυγόνου για την αναπνοή είναι δύσκολο να αντέξει και σε υψόμετρο 8000 m (πίεση 277 mm Hg) ένα άτομο χάνει τις αισθήσεις του .

Το αίμα, όπως κάθε άλλο υγρό, κατά την επαφή με ένα αέριο μέσο (σε αυτή την περίπτωση στις κυψελίδες των πνευμόνων) διαλύει ένα ορισμένο μέρος των αερίων - όσο υψηλότερη είναι η μερική τους πίεση, τόσο μεγαλύτερος είναι ο κορεσμός του αίματος με αυτά τα αέρια. Όταν η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται, η μερική πίεση αλλάζει συστατικάαέρα και, ειδικότερα, τα κύρια συστατικά του - άζωτο (78%) και οξυγόνο (21%). Ως αποτέλεσμα, αυτά τα αέρια αρχίζουν να απελευθερώνονται από το αίμα μέχρι να εξισορροπηθεί η μερική πίεση. Κατά τη διάρκεια μιας ταχείας μείωσης της ατμοσφαιρικής πίεσης, η απελευθέρωση αερίων, ιδιαίτερα αζώτου, από το αίμα είναι τόσο μεγάλη που δεν έχουν χρόνο να αφαιρεθούν μέσω των αναπνευστικών οργάνων και συσσωρεύονται στο αιμοφόρα αγγείαμε τη μορφή μικρών φυσαλίδων. Αυτές οι φυσαλίδες αερίου μπορούν να τεντώσουν τον ιστό (ακόμη και σε μικρά δάκρυα), προκαλώντας οξύς πόνοςκαι σε ορισμένες περιπτώσεις σχηματίζουν θρόμβους αερίων σε μικρά αγγεία, εμποδίζοντας την κυκλοφορία του αίματος.

Το σύμπλεγμα των φυσιολογικών και παθολογικές αλλαγές, που προκύπτει ως αποτέλεσμα της μείωσης της ατμοσφαιρικής πίεσης, ονομάζεται ασθένεια του υψομέτρου, καθώς αυτές οι αλλαγές συνήθως συνδέονται με αύξηση του υψομέτρου.

Πρόληψη της ασθένειας του υψομέτρου

Ένα από τα διαδεδομένα και αποτελεσματικά μέτρα για την καταπολέμηση της ασθένειας του υψομέτρου είναι η παροχή οξυγόνου για την αναπνοή κατά την ανάβαση σε μεγάλα υψόμετρα (πάνω από 4500 m). Σχεδόν όλα τα σύγχρονα αεροσκάφη που πετούν σε μεγάλα ύψη, και ιδιαίτερα τα διαστημόπλοια, είναι εξοπλισμένα με σφραγισμένες καμπίνες, όπου, ανεξάρτητα από το υψόμετρο και την ατμοσφαιρική πίεση έξω, η πίεση διατηρείται σταθερή σε επίπεδο που διασφαλίζει πλήρως την κανονική κατάσταση του πληρώματος πτήσης και των επιβατών. . Αυτή είναι μια από τις ριζικές λύσεις σε αυτό το ζήτημα.

Κατά την εκτέλεση σωματικής και έντονης πνευματικής εργασίας σε συνθήκες χαμηλής ατμοσφαιρικής πίεσης, είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη η σχετικά γρήγορη έναρξη της κόπωσης, επομένως πρέπει να παρέχονται περιοδικά διαλείμματα και σε ορισμένες περιπτώσεις μια συντομευμένη εργάσιμη ημέρα.

Για να εργαστείτε σε συνθήκες χαμηλής ατμοσφαιρικής πίεσης, θα πρέπει να επιλέγονται τα πιο δυνατά σωματικά άτομα, απολύτως υγιή, κυρίως άνδρες ηλικίας 20 - 30 ετών. Κατά την επιλογή του πτητικού προσωπικού, απαιτείται υποχρεωτική δοκιμή για τις λεγόμενες δοκιμές πιστοποίησης υψομέτρου σε ειδικούς θαλάμους με μειωμένη πίεση.

Η προπόνηση και η σκλήρυνση παίζουν σημαντικό ρόλο στην πρόληψη της ασθένειας του υψομέτρου. Είναι απαραίτητο να παίζετε αθλήματα, να εκτελείτε συστηματικά ένα ή άλλο σωματικό έργο. Η διατροφή όσων εργάζονται σε χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση πρέπει να είναι πλούσια σε θερμίδες, ποικίλη και πλούσια σε βιταμίνες και μεταλλικά άλατα.

Χρήσιμες πληροφορίες:

Η πίεση του αέρα στο ίδιο σημείο της επιφάνειας της γης δεν παραμένει σταθερή, αλλά ποικίλλει ανάλογα διάφορες διαδικασίεςσυμβαίνουν στην ατμόσφαιρα. Η «κανονική» ατμοσφαιρική πίεση θεωρείται συμβατικά πίεση ίση με 760 mmHg, δηλαδή μια (φυσική) ατμόσφαιρα (§154).

Η ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας σε όλα τα μέρη του πλανήτη είναι κοντά στον μέσο όρο μιας ατμόσφαιρας. Καθώς ανεβαίνουμε από το επίπεδο της θάλασσας, θα παρατηρήσουμε ότι η πίεση του αέρα μειώνεται. Η πυκνότητά του μειώνεται ανάλογα: ο αέρας γίνεται όλο και πιο αραιός. Εάν ανοίξετε ένα σκάφος στην κορυφή ενός βουνού που ήταν ερμητικά σφραγισμένο στην κοιλάδα, τότε λίγος αέρας θα βγει από αυτό. Αντίθετα, ένα δοχείο σφραγισμένο στην κορυφή θα επιτρέψει να εισέλθει λίγος αέρας αν ανοίξει στους πρόποδες του βουνού. Σε υψόμετρο περίπου 6 km, η πίεση και η πυκνότητα του αέρα μειώνονται περίπου στο μισό.

Κάθε υψόμετρο αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη πίεση αέρα. Επομένως, μετρώντας (για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα ανεροειδές) την πίεση σε ένα δεδομένο σημείο στην κορυφή ενός βουνού ή στο καλάθι ενός μπαλονιού και γνωρίζοντας πώς αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση με το ύψος, μπορεί κανείς να προσδιορίσει το ύψος του βουνού ή το ύψος του μπαλονιού. Η ευαισθησία ενός συμβατικού ανεροειδούς είναι τόσο μεγάλη που η ενδεικτική βελόνα μετακινείται αισθητά αν σηκώσετε το ανεροειδές κατά 2-3 μ. Όταν ανεβαίνετε ή κατεβαίνετε τις σκάλες με ένα αντεροειδές στα χέρια σας, είναι εύκολο να παρατηρήσετε μια σταδιακή αλλαγή της πίεσης . Είναι βολικό να πραγματοποιήσετε ένα τέτοιο πείραμα στην κυλιόμενη σκάλα ενός σταθμού μετρό. Το αντεροειδές συχνά βαθμονομείται απευθείας στο ύψος. Στη συνέχεια, η θέση του βέλους υποδεικνύει το ύψος στο οποίο βρίσκεται η συσκευή. Τέτοια ανεροειδή ονομάζονται υψόμετρα (Εικ. 295). Παρέχονται σε αεροπλάνα. επιτρέπουν στον πιλότο να καθορίσει το ύψος πτήσης του.

Ρύζι. 295. Υψόμετρο αεροσκαφών. Το μακρύ χέρι μετράει εκατοντάδες μέτρα, το κοντό χέρι μετράει χιλιόμετρα. Η κεφαλή σάς επιτρέπει να τοποθετήσετε το μηδέν του καντράν κάτω από το βέλος στην επιφάνεια της Γης πριν ξεκινήσετε την πτήση

Η μείωση της πίεσης του αέρα κατά την ανάβαση εξηγείται με τον ίδιο τρόπο όπως η μείωση της πίεσης στα βάθη της θάλασσας κατά την ανάβαση από τον βυθό στην επιφάνεια. Ο αέρας στο επίπεδο της θάλασσας συμπιέζεται από το βάρος ολόκληρης της ατμόσφαιρας της Γης, ενώ τα υψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας συμπιέζονται από το βάρος μόνο του αέρα που βρίσκεται πάνω από αυτά τα στρώματα. Γενικά, η αλλαγή της πίεσης από σημείο σε σημείο της ατμόσφαιρας ή σε οποιοδήποτε άλλο αέριο υπό την επίδραση της βαρύτητας υπακούει στους ίδιους νόμους με την πίεση σε ένα υγρό: η πίεση είναι ίδια σε όλα τα σημεία του οριζόντιου επιπέδου. όταν κινείται από κάτω προς τα πάνω, η πίεση μειώνεται κατά το βάρος της στήλης αέρα, το ύψος της οποίας είναι ίσο με το ύψος της μετάβασης και η περιοχή διατομής είναι ίση με τη μονάδα.

Ρύζι. 296. Σχεδίαση γραφήματος πίεσης που μειώνεται με το ύψος. Η δεξιά πλευρά δείχνει στήλες αέρα του ίδιου πάχους, που λαμβάνονται σε διαφορετικά ύψη. Στήλες πιο συμπιεσμένου αέρα που έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα σκιάζονται πιο πυκνά

Ωστόσο, λόγω της υψηλής συμπιεστότητας των αερίων, η συνολική εικόνα της κατανομής της πίεσης σε ύψος στην ατμόσφαιρα αποδεικνύεται εντελώς διαφορετική από αυτή των υγρών. Στην πραγματικότητα, ας σχεδιάσουμε τη μείωση της πίεσης του αέρα με το ύψος. Θα σχεδιάσουμε υψόμετρα κ.λπ., πάνω από κάποιο επίπεδο (για παράδειγμα, πάνω από το επίπεδο της θάλασσας) κατά μήκος του άξονα τεταγμένων και την πίεση κατά μήκος του άξονα της τετμημένης (Εικ. 296). Θα ανεβούμε τα σκαλιά του ύψους. Για να βρείτε την πίεση στο επόμενο βήμα, πρέπει να αφαιρέσετε από την πίεση στο προηγούμενο βήμα το βάρος της στήλης αέρα σε ύψος ίσο με . Αλλά καθώς αυξάνεται το υψόμετρο, η πυκνότητα του αέρα μειώνεται. Επομένως, η μείωση της πίεσης που εμφανίζεται κατά την άνοδο στο επόμενο βήμα θα είναι μικρότερη, όσο υψηλότερο βρίσκεται το βήμα. Έτσι, καθώς ανεβαίνετε προς τα πάνω, η πίεση θα μειωθεί άνισα: σε χαμηλό υψόμετρο, όπου η πυκνότητα του αέρα είναι μεγαλύτερη, η πίεση μειώνεται γρήγορα. Όσο υψηλότερο είναι, τόσο χαμηλότερη είναι η πυκνότητα του αέρα και τόσο πιο αργά μειώνεται η πίεση.

Στο σκεπτικό μας, υποθέσαμε ότι η πίεση σε ολόκληρο το στρώμα πάχους είναι η ίδια. Επομένως, έχουμε μια διακεκομμένη (διακεκομμένη) γραμμή στο γράφημα. Αλλά, φυσικά, η μείωση της πυκνότητας κατά την άνοδο σε ένα ορισμένο ύψος δεν συμβαίνει σε άλματα, αλλά συνεχώς. Επομένως, στην πραγματικότητα το γράφημα μοιάζει με ομαλή γραμμή (συμπαγή γραμμή στο γράφημα). Έτσι, σε αντίθεση με το γράφημα γραμμικής πίεσης για τα υγρά, ο νόμος της φθίνουσας πίεσης στην ατμόσφαιρα απεικονίζεται με μια καμπύλη γραμμή.

Για μικρούς όγκους αέρα (δωμάτιο, μπαλόνι), αρκεί να χρησιμοποιήσετε ένα μικρό τμήμα του γραφήματος. Σε αυτή την περίπτωση, το καμπύλο τμήμα μπορεί να αντικατασταθεί χωρίς πολλά σφάλματα από ένα ευθύ τμήμα, όπως για ένα υγρό. Μάλιστα, με μια μικρή αλλαγή στο υψόμετρο, η πυκνότητα του αέρα αλλάζει ασήμαντα.

Ρύζι. 297. Γραφήματα μεταβολών της πίεσης με το ύψος για διαφορετικά αέρια

Εάν υπάρχει ένας ορισμένος όγκος οποιουδήποτε αερίου εκτός του αέρα, τότε η πίεση σε αυτό μειώνεται επίσης από κάτω προς τα πάνω. Για κάθε αέριο, μπορείτε να κατασκευάσετε ένα αντίστοιχο γράφημα. Είναι σαφές ότι στην ίδια πίεση κάτω, η πίεση των βαρέων αερίων θα μειώνεται με το ύψος πιο γρήγορα από την πίεση των ελαφρών αερίων, αφού μια στήλη βαρέος αερίου ζυγίζει περισσότερο από μια στήλη ελαφρού αερίου του ίδιου ύψους.

Στο Σχ. Κατασκευάστηκαν 297 τέτοια γραφήματα για πολλά αέρια. Τα γραφήματα είναι κατασκευασμένα για μικρό διάστημα ύψους, ώστε να μοιάζουν με ευθείες γραμμές.

175. 1. Ένας σωλήνας σε σχήμα L, ο μακρύς αγκώνας του οποίου είναι ανοιχτός, είναι γεμάτος με υδρογόνο (Εικ. 298). Πού θα λυγίσει το ελαστικό φιλμ που καλύπτει τον κοντό αγκώνα του σωλήνα;

Ρύζι. 298. Για την άσκηση 175.1

Σε όλα τα αντικείμενα σε αυτό και στην επιφάνεια της γης. Η ατμοσφαιρική πίεση δημιουργείται από τη βαρυτική έλξη του αέρα προς τη Γη. Η ατμοσφαιρική πίεση μετριέται με βαρόμετρο. Η ατμοσφαιρική πίεση ίση με την πίεση μιας στήλης υδραργύρου ύψους 760 mm σε θερμοκρασία 0 °C ονομάζεται κανονική ατμοσφαιρική πίεση. (International Standard Atmosphere - ISA, 101.325 Pa).

Εγκυκλοπαιδικό YouTube

• 1 / 5

  Στην επιφάνεια της γης, η ατμοσφαιρική πίεση ποικίλλει από τόπο σε τόπο και με την πάροδο του χρόνου. Ιδιαίτερα σημαντικές είναι οι μη περιοδικές αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση που καθορίζουν τον καιρό, που σχετίζονται με την εμφάνιση, την ανάπτυξη και την καταστροφή περιοχών που κινούνται αργά. υψηλή πίεση(αντικυκλώνες) και σχετικά γρήγορα κινούμενες τεράστιες δίνες (κυκλώνες), στις οποίες επικρατεί χαμηλή πίεση. Διακυμάνσεις της ατμοσφαιρικής πίεσης στο επίπεδο της θάλασσας σημειώθηκαν στην περιοχή από 641 - 816 (μέσα στον ανεμοστρόβιλο, η πίεση πέφτει και μπορεί να φτάσει τα 560 mm Hg).

  Η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται όσο αυξάνεται το υψόμετρο, αφού δημιουργείται μόνο από το υπερκείμενο στρώμα της ατμόσφαιρας. Η εξάρτηση της πίεσης από το ύψος περιγράφεται από το λεγόμενο. βαρομετρικός τύπος.

  Η στατική εξίσωση εκφράζει το νόμο της μεταβολής της πίεσης με ύψος: -∆p=gρ∆z, όπου: p - πίεση, g - βαρυτική επιτάχυνση, ρ - πυκνότητα αέρα, ∆z - πάχος στρώσης. Από τη βασική εξίσωση της στατικής προκύπτει ότι όσο αυξάνεται το ύψος (∆z>0), η μεταβολή της πίεσης είναι αρνητική, δηλαδή η πίεση μειώνεται. Αυστηρά μιλώντας, η βασική εξίσωση της στατικής ισχύει μόνο για ένα πολύ λεπτό (άπειρα λεπτό) στρώμα αέρα Δz. Ωστόσο, στην πράξη εφαρμόζεται όταν η αλλαγή στο υψόμετρο είναι αρκετά μικρή σε σχέση με το κατά προσέγγιση πάχος της ατμόσφαιρας.

  Στάδιο πίεσης

  Το ύψος στο οποίο κάποιος πρέπει να ανέβει ή να πέσει για να αλλάξει η πίεση κατά 1 hPa (εκτοπασκάλ) ονομάζεται επίπεδο πίεσης. Το στάδιο πίεσης είναι βολικό στη χρήση κατά την επίλυση προβλημάτων που δεν απαιτούν υψηλή ακρίβεια, για παράδειγμα, για την εκτίμηση της πίεσης από μια γνωστή διαφορά ύψους. Από τον βασικό νόμο της στατικής, το επίπεδο πίεσης (h) ισούται με: h=-∆z/∆p=1/gρ [m/hPa]. Σε θερμοκρασία αέρα 0 °C και πίεση 1000 hPa, το επίπεδο πίεσης είναι 8 /hPa. Επομένως, για να μειωθεί η πίεση κατά 1 hPa, πρέπει να ανέβετε 8 μέτρα.

  Με την αύξηση της θερμοκρασίας και την αύξηση του υψομέτρου πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας αυξάνεται (ιδίως κατά 0,4% για κάθε βαθμό θέρμανσης), δηλαδή είναι ευθέως ανάλογο της θερμοκρασίας και αντιστρόφως ανάλογο της πίεσης. Το αντίστροφο του σταδίου πίεσης είναι η κατακόρυφη κλίση πίεσης, δηλαδή η μεταβολή της πίεσης κατά την άνοδο ή την πτώση κατά 100 μέτρα. Σε θερμοκρασία 0 °C και πίεση 1000 hPa, ισούται με 12,5 hPa.

  Μείωση της στάθμης της θάλασσας

  Η πίεση ρυθμίζεται στο επίπεδο της θάλασσας σε όλους τους μετεωρολογικούς σταθμούς που στέλνουν συνοπτικά τηλεγραφήματα. Για να διασφαλιστεί ότι η πίεση είναι συγκρίσιμη σε σταθμούς που βρίσκονται σε διαφορετικά υψόμετρα, η πίεση που μειώνεται σε ένα μόνο σημάδι αναφοράς - το επίπεδο της θάλασσας - απεικονίζεται σε συνοπτικούς χάρτες. Όταν φέρετε την πίεση στο επίπεδο της θάλασσας, χρησιμοποιήστε τον συντομευμένο τύπο Laplace: z 2 -z 1 =18400(1+λt)log(p 1 /p 2). Δηλαδή, γνωρίζοντας την πίεση και τη θερμοκρασία στο επίπεδο z 2, μπορείτε να βρείτε την πίεση (p 1) στο επίπεδο της θάλασσας (z 1 = 0).

  Υπολογισμός της πίεσης στο υψόμετρο h από την πίεση της επιφάνειας της θάλασσας P o και τη θερμοκρασία του αέρα T:

  P = P o e -Mgh/RT

  όπου P o - πίεση Pa στο επίπεδο της θάλασσας [Pa]. M - μοριακή μάζα ξηρού αέρα 0,029 [kg/mol]; g - επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης 9,81 [m/s²]; R - καθολική σταθερά αερίου 8,31 [J/mol K]; T - απόλυτη θερμοκρασία αέρα [K], T = t + 273, όπου t είναι η θερμοκρασία σε °C. h - ύψος [m].

  Σε χαμηλά υψόμετρα, κάθε 12 μέτρα ανάβασης μειώνει την ατμοσφαιρική πίεση κατά 1 mm Hg. Τέχνη. Σε μεγάλα υψόμετρα αυτό το σχέδιο είναι σπασμένο.