Informácie o hlavnej téme
Slovník pojmov/nové pojmy:
Atmosféra – je to plynný obal, ktorý obklopuje Zem. Tvorí ju najmä dusík (asi 78 %) a kyslík (asi 21 %), argón (asi 0,9 %) , oxid uhličitý a v malom množstve ďalšie plyny.
Tlaková sila (Tlak) – Sila, ktorou teleso pôsobí na podložku. Táto sila je aplikovaná kolmo na podložku
Tlak – veľkosť tlakovej sily pôsobiacej na jednotkovú plochu
Tlak = tlaková sila/jednotka plochy
Jednotkou tlaku prijatou v Medzinárodnej sústave jednotiek (SI) je pascal (Pa). Jeden pascal sa rovná sile jedného newtonu pôsobiacej na jeden meter štvorcový (N/m²).
Pripomeňte si tiež význam nasledujúcich pojmov:
gravitačná sila Zeme
vyparovanie, var kvapaliny
teplota varu
Atmosférický tlak
Zem je obklopená hrubou vrstvou vzduchu, ktorá sa nazýva atmosféra. Nad každým štvorcovým metrom zemského povrchu sa nachádza približne 10 ton vzduchu. Tento vzduch vyvíja tlak a vytvára tlak na všetky telesá na Zemi, ktorý sa nazýva atmosférický tlak. Vrchné vrstvy vzduchu stláčajú spodné vrstvy. Čím viac vzduchu je nad daným miestom, tým väčší je atmosférický tlak. Vzduch, ktorý je najbližšie k povrchu Zeme, je najhustejší a má najväčší tlak. Atmosférický tlak sa neustále mení. Závisí od:
- Nadmorskej výške – čím sme vyššie, tým je vzduch redší a tlak klesá; na úrovni hladiny mora je atmosférický tlak najvyšší.
- Teplota vzduchu – vedie k zmene atmosférického tlaku počas dňa; pri vyššej teplote sa zemský povrch silne zohrieva, teplý vzduch stúpa nahor a vytvára zónu s menšou hustotou a nízkym tlakom; studený vzduch je hustejší, a preto pri nižších teplotách tlak v tejto zóne rastie.
- Vlhkosť vzduchu – vysoká vlhkosť znamená nižší atmosférický tlak, pretože vodná para je ľahšia ako vzduch.
- Znečistenie ovzdušia – vedie ku globálnemu otepľovaniu a klimatickým zmenám, preto je dôležité znižovať emisie a udržiavať atmosféru čistú.
- Pohyb vzduchových hmôt – vetry prenášajú vzduch s rôznym tlakom, a tak ovplyvňujú rozloženie tlaku v atmosfére.
Tlak ovplyvňuje mnohé oblasti nášho života – meteorológiu, letectvo, horolezectvo, potápanie, strojárstvo, výrobné procesy.
Ako atmosférický tlak ovplyvňuje bod varu kvapaliny?
Teplota, pri ktorej kvapalina vrie a začína sa meniť z kvapalného skupenstva na plynné skupenstvo v celom svojom objeme, sa nazýva bod varu. Tlak pár sa vtedy vyrovná s tlakom okolia. Táto teplota nie je konštantná veličina, ale závisí od atmosférického tlaku pôsobiaceho na povrch kvapaliny.
Čím vyšší je atmosférický tlak v danom mieste, tým vyšší je bod varu. Pri vare sa v celom objeme kvapaliny tvoria bubliny, ktoré sa dostanú na povrch len vtedy, ak tlak v nich mierne prevyšuje okolitý atmosférický tlak, pretože molekuly kvapaliny potrebujú viac energie (t. j. vyššiu teplotu) na prekonanie vzájomných príťažlivých síl a prechod do plynného stavu.
Vo veľkých výškach je atmosférický tlak nižší a voda vrie pri nižšej teplote. V tomto prípade potrebujú molekuly kvapaliny menej energie (teda nižšiu teplotu) na oddelenie od jej povrchu, čím sa var začína pri nižšej teplote. Napríklad v Alpách alebo Himalájach je bod varu 85 °C , t. j. kvapalina vrie pri nižšej teplote. Z tohto dôvodu sa jedlá v takýchto nadmorských výškach varia dlhšie a niektoré potraviny sa tam nedajú variť.
V kuchyni používame tlakový hrniec. V ňom sa vytvára vyšší ako atmosférický tlak. Tlak sa výrazne zvýši a voda v hrnci vrie pri vyššej teplote, až 115 °C , ale na jej premenu na paru sa nevynakladá energia, takže jedlo v ňom je uvarené rýchlejšie a kvalitnejšie.
Ako sa meria atmosférický tlak?
Na meranie atmosférického tlaku sa používa špeciálne zariadenie – barometer.
Existujú rôzne typy barometrov:
- Rtuťový barometer – klasický typ prístroja, ktorý v roku 1644 vynašiel taliansky vedec Evangelista Torricelli. Je to sklenená trubica naplnená ortuťou a s vákuom v hornej časti. Spodný koniec trubice je otvorený a ponorený do nádoby s ortuťou. Stupnica umiestnená vedľa ortuťovej trubice ukazuje atmosférický tlak v milimetroch ortuti. Tento prístroj sa používa predovšetkým v laboratóriách, pretože jeho prevádzka je nebezpečná kvôli toxicite ortuti.
- Aneroidný barometer (aneroid) – dnes najčastejšie používaný barometer. Jeho hlavnou časťou je hermeticky uzavretá kovová vákuová škatuľa. Sila tlaku vzduchu pôsobí na pružné steny škatule zvonku. Proti nej pôsobí tlaková sila stlačenej pružiny v prístroji. V dôsledku toho sa škatuľa deformuje, zmeny sa prenášajú na ukazovateľ, ktorý odčítava tlak na stupnici.
- Výškomer – používa sa na meranie nadmorskej výšky miesta. Funguje na princípe aneroidu a meria zmeny tlaku. Na základe týchto zmien prístroj vypočíta a zobrazí, v akej nadmorskej výške sa nachádzate. Existujú rôzne typy výškomerov a najčastejšie ich používajú turisti, v letectve a meteorológii a v geodézii.
Medzinárodnou jednotkou merania atmosférického tlaku je pascal (označovaný Pa). Je pomenovaná na počesť francúzskeho fyzika a matematika Blaise Pascala. Jeden pascal sa rovná sile jedného newtonu na meter štvorcový N/m².
Odvodená, bežne používaná štandardná merná jednotka v meteorológii a technike je hektopascal (hPa): 1 hPa = 100 Pa a kilopascal (kPa): 1 kPa = 1000 Pa.
Prečo je dôležité merať atmosférický tlak?
Meranie atmosférického tlaku poskytuje cenné informácie v mnohých oblastiach ľudskej činnosti a pomáha nám predpovedať rôzne prírodné javy. Napríklad:
- Na vypracovanie krátkodobých a dlhodobých predpovedí počasia. Zmeny atmosférického tlaku úzko súvisia s mnohými poveternostnými javmi – zrážkami, mrakmi, búrkami, hurikánmi atď. Analýza údajov umožňuje meteorológom včas varovať pred nebezpečnými prírodnými javmi, čo umožňuje prijať opatrenia a zabrániť neželaným následkom.
- Zabezpečiť bezpečnosť letu, nastavením výšky letu tak, aby sa predišlo turbulenciám. Využívanie údajov o atmosférickom tlaku na určenie letovej výšky na účely navigácie a plánovania trasy.
- Monitorovať klimatické zmeny a analyzovať vplyv ľudskej činnosti na atmosféru.
- Plánovať činnosti mnohých priemyselných odvetví, ktoré závisia od poveternostných podmienok – poľnohospodárstvo, stavebníctvo, energetika.
Atmosférický tlak ovplyvňuje aj ľudský organizmus, najmä u citlivejších jedincov a ľudí s chronickými ochoreniami.
Nízky atmosférický tlak môže spôsobovať bolesti hlavy, únavu a vyčerpanie, bolesti svalov a kĺbov, dýchacie ťažkosti (u ľudí s astmou a inými ochoreniami dýchacích ciest), problémy so spánkom, srdcové problémy. Je spojený s nepriaznivými účinkami na zdravie, pretože ovplyvňuje hladinu kyslíka v krvi a jednotlivé telesné funkcie.
Vysoký atmosférický tlak je pre ľudí priaznivejší, pretože sa spája s menším množstvom zrážok a menšími zmenami počasia. Znamená stabilné atmosférické podmienky, ktoré môžu mať dokonca pozitívny vplyv na celkový stav organizmu, zlepšujú náladu, znižujú alergické a astmatické reakcie, ako aj bolesti kĺbov.
