مقياس الضغط الجوي هو
مقياس الضغط الجوي هو
في هذه المقالة، سنوضح ما هو مقياس الضغط الجوي؟ يجب أولا أن نعرف أن الغلاف الجوي هو الهواء الذي يحيط بالأرض ويمتد حتى الفضاء لمئات الكيلومترات. يضغط هذا الهواء على جميع الأجسام بسبب وزنه وبفعل الجاذبية الأرضية التي تجذب الهواء نحوها. يعرف هذا الضغط باسم الضغط الجوي. مع زيادة التأثير الجاذبية على سطح الأرض، تقترب جسيمات الهواء منها. وكلما زاد الارتفاع، قل الضغط الجوي بسبب انخفاض تأثير الجاذبية. يتم قياس الضغط الجوي باستخدام جهاز، وسوف نوضح هذا الجهاز في السطور التالية على موسوعة.
يقاس الضغط الجوي بجهاز يسمى
- يتم قياس الضغط الجوي بواسطة جهاز يسمى البارومتر والذي اخترعه العالم الفيزيائي الإيطالي إيفانجيليستا تورشيلي.
- ظهر جهاز البارومتر الأصلي في أوائل القرن 17، حيث استخدم توريسيلي قياس ضغط الجو باستخدام مفهوم الفراغ.
- البارومتر هو أنبوب مصنوع من الزجاج يحتوي على زئبق ومفتوح من أحد طرفيه ويوضع في حوض ممتلئ بالزئبق.
- وتنخفض مادة الزئبق في البارومتر إلى الأسفل أو ترتفع إلى الأعلى حسب تغيرات الضغط الجوي.
- في عام 1643، أثبت تورشيلي أنه يمكن حساب وزن الهواء باستخدام تلك الأنابيب، حيث حول الضغط إلى وزن لقياسه.
- عند وضع البارومتر عند مستوى سطح البحر سيقل ارتفاع الزئبق في الأنبوب حتى يصل ارتفاعه إلى 76 سم من مستوى سطح الزئبق في الحوض.
- فوق مستوى الزئبق، سيظهر فراغ يحتوي على بخار الزئبق، وهذا الفراغ يسمى فراغ تورشيلي.
أجهزة قياس الضغط الجوي
من الأجهزة الأخرى المُستخدمة في قياس الضغط الجوي ما يلي:
البارومير اللاسائلي
- جهاز اخترعه العالم الفرنسي لوسين فيدي في عام 1844.
- ويعتبر هذا الجهاز بديلا لجهاز البارومتر بسبب تكلفته الأقل وسهولة نقله واستخدامه.
- يتكون البارومير اللاسائلي من طبقة مصنوعة من النحاس والبريليوم، وتكون خالية من الهواء وتنكمش أو تتمدد حسب الضغط الجوي الذي يحيط بها.
- هناك أدوات ميكانيكية تستخدم لقياس تمدد أو انكماش تلك الطبقة.
- بسبب سهولة استخدامه ونقله، يستخدم هذا الجهاز لقياس الارتفاع في الأجهزة المحمولة والطائرات.
- وهذا هو الفرق بين البارومتر السائلي والبارومتر الزئبقي، حيث يستخدم الأول تمدد المعدن لقياس الضغط الجوي، بينما يعتمد الثاني على ارتفاع منسوب الزئبق في الأنبوب لقياس الضغط الجوي.
البارومير الرقمي
- يستخدم جهاز البارومير الرقمي لعرض البيانات الجوية المعقدة بدقة وسرعة أكبر.
- هناك أنواع من أجهزة البارومتر الرقمية تعرض القراءات الحالية بالإضافة إلى القراءات السابقة التي مرت منذ ساعة وحتى 12 ساعة في تنسيق شريطي يشبه البابوجراف.
- تستخدم تلك الأجهزة أيضا للوصول إلى توقعات الطقس بشكل أكثر دقة من خلال عرض بيانات مثل الرطوبة والرياح، ولذلك يستخدمها علماء الأرصاد الجوية لهذا الغرض.
لماذا يستخدم الزئبق في قياس الضغط الجوي
يتم استخدام الزئبق بدلا من الماء عند قياس الضغط الجوي للأسباب التالية:
- تستخدم الزئبق بدلا من الماء في قياس الضغط الجوي لأن كثافته أعلى بحوالي 14 مرة من كثافة الماء.
- كما يظل الزئبق في حالة سائلة عند درجات الحرارة العادية.
- زيادة درجة غليان الزئبق وبالتالي قلة تبخره.
- قراءة ضغط الهواء باستخدام الزئبق أدق من استخدام الماء، وذلك لأن قوة التماسك بين ذرات الزئبق أكبر من قوة التماسك بين جزيئات الماء
- يمكن رؤية الزئبق من خلال الزجاج بسبب لونه الفضي المميز.
- تقل درجة تجمد الزئبق عن درجة تجمد الماء.
وحدة الضغط الجوي
هناك أكثر من وحدة قياس يتم استخدامها للتعبير عن الضغط الجوي ومنها:
- الملليمتر الزئبقي: وهي تعادل 760 مليمتر من الزئبق، تستخدم هذه الوحدة في قياس الضغط بالنظام المتري، وهو مقدار الضغط الذي يتعرض له عمود الزئبق ويجعله يرتفع في الأنبوب.
- الباوند: وهو يساوي 14.70 لكل بوصة مربعة.
- الداين: وهو يعادل 1,013.25 × 103 لكل سنتيمتر مربع.
- باسكال: تعادل قيمة الضغط الجوي 101.32 باسكال، أو 1 نيوتن لكل متر مربع. وهذه واحدة من أصغر وحدات الضغط الجوي، وترمز لها بـ pa. تم اشتقاق هذه الوحدة من النظام الدولي للوحدات، وتستخدم في قياس الضغط القليل للغازات، مثل قياس فرق الضغط في أجهزة التنفس الصناعية.
- البار: وهي وحدة شائعة جدا في أجهزة قياس الضغط، ويتم استخدامها على نطاق واسع في قياس الضغط المطلق والضغط الجوي، وكل 1 بار يعادل ألف باسكال.
قانون الضغط الجوي
- تم وضع قانون الضغط الجوي لتحديد وزن عمود الهواء على وحدة المساحة في نقطة محددة.
- يمكن تحديد الضغط الجوي عن طريق قسمة وزن عمود الهواء في نقطة ما على وحدة المساحة بها.
- وبذلك يمكن استنتاج قانون الضغط الجوي ليصبح كالتالي: الضغط الجوي: وزن عمود الهواء ÷ المساحة.
- وهناك رموز مُستخدمة في التعبير عن قانون الضغط الجوي وهي:ض=ق/ أ.
- ووفقا لنظام وحدات القياس العالمي، وحدة قياس الضغط الجوي هي نيوتن / متر مربع وفقا للقانون المذكور سابقا، وهذه الوحدة هي الباسكال.
وبهذا نصل إلى ختام مقالنا ونوضح إجابة عن سؤال مقياس الضغط الجوي هو؟ ونوضح لماذا يتم استخدام الزئبق في قياس الضغط الجوي، بالإضافة إلى وحدات وقانون الضغط الجوي، تابعوا المزيد من المقالات على الموسوعة العربية الشاملة.
المراجع