Plyny (vzduch)

Zemi obklopuje mohutná vrstva vzduchu - atmosféra, sahající až do výše několika tisíc kilometrů. Vlivem tíhové síly Země jsou všechny částice atmosféry přitahovány k povrchu Země, čímž je celá atmosféra poutána k Zemi a koná s ní otáčivý pohyb. Výsledkem tohoto působení je atmosférická tlaková síla , která působí na všechna pozemská tělesa a na celý povrch Země. Tlak vyvolaný atmosférickou silou se nazývá atmosférický tlak . S rostoucí nadmořskou výškou se tento tlak zmenšuje - na 100 metrech klesne zhruba o , čehož je možné využít k měření relativních výšek hor.

Přesto, že se jedná o analogii hydrostatického tlaku, NENÍ MOŽNÉ POUŽÍT VZTAH , protože hustota vzduchu není konstantní: rostoucí výškou se zmenšuje.

Pro tlak vzduchu v závislosti na nadmořské výšce h platí vztah , kde resp. je tlak resp. hustota v nulové nadmořské výšce.

Základem pro měření tlaku vzduchu je Torricelliho pokus: silnostěnnou trubici délky asi jeden metr na jednom konci zatavenou naplníme rtutí. Otvor pevně uzavřeme prstem, konec trubice uzavřený prstem ponoříme do nádoby se rtutí a trubici převrátím zataveným koncem nahoru. Potom prst uvolníme a pozorujeme pokles rtuti v trubici a její ustálení ve výšce asi . Nad rtutí v trubici je vakuum. Sloupec rtuti udržuje v trubici atmosférická tlaková síla působící na volný povrch rtuti v nádobě. Proto platí: , kde . Dosadíme-li hustotu rtuti a naměřenou výšku, dostáváme pro atmosférický tlak . Hodnota atmosférického tlaku se mění s meteorologickou situací. Proto jsou jeho změny důležité pro změnu (a tedy i předpovídání) počasí.

Analogický pokus lze provést se zahradní hadicí, kterou spustíme z okna (2. patro). Dole hadici ucpeme prstem a naplníme jí shora vodou. Pak hadici ucpeme nahoře a dole uvolníme. Část vody vyteče, ale velká část vody v hadici zůstane. Výška vody v hadici je zhruba .

Normální atmosférický tlak je .

Tato hodnota odpovídá tlaku vzduchu při hladině moře a zavádí se pro zjednodušení. Tlak vzduchu totiž závisí na teplotě, nadmořské výšce, …

K měření atmosférického tlaku se používají tlakoměry (barometry):

1. rtuťový tlakoměr - založen na Torricelliho pokusu

2. kovový tlakoměr (aneroid)

3. barograf - slouží pro plynulou registraci tlaku

Převodní vztahy mezi jednotkami tlaku: , , .