ZMĚNY ATMOSFÉRICKÉHO TLAKU Autor: RNDr. Kateřina Kopečná Gymnázium K. V. Raise, Hlinsko, Adámkova 55

PROČ JE ATMOSFÉRICKÝ TLAK NA VRCHOLU HORY V URČITÉM ČASE MENŠÍ NEŽ V JEJÍM ÚPATÍ? S ROSTOUCÍ NADMOŘSKOU VÝŠKOU ATMOSFÉRICKÝ TLAK KLESÁ nad místy s větší nadmořskou výškou je tloušťka vzduchové- ho obalu menší také hustota vzduchu je zde menší [obr1]

Změny atmosférického tlaku s výškou: NEJVĚTŠÍ atmosférický tlak je u HLADINY MOŘE asi 1 013 hPa ve výšce asi 5,5 km je tlak poloviční než u hladiny moře ve výškách do 1 km platí: VYSTOUPÍME-LI O 10 m VÝŠE, JE TLAK NIŽŠÍ O 100 Pa=1 hPa [obr2] [obr3]

GRAF: Závislost atmosférického tlaku 𝑝 a na výšce h: Závislost tlaku vzduchu na nadmořské výšce

TABULKA: Závislost atmosférického tlaku 𝑝 a na výšce h: 𝒉/𝐤𝐦 𝒑 𝐚 /𝐡𝐏𝐚 -1,00 1 130 2,00 795 8,00 356 -0,500 1 070 3,00 701 9,00 307 0,000 1 010 4,00 616 10,0 264 0,500 955 5,00 540 15,0 121 1,00 899 6,00 471 20,0 55,2 1,50 846 7,00 410 30,0 11,5 zdroj: tabulky pro ZŠ – F9

VÝŠKOMĚRY jsou aneroidy (tlakoměry) upravené tak, že na stupnici místo hodnot atmosférického tlaku udávají přímo nadmořskou výšku užití: základní vybavení v letadlech udávají tzv. ABSOLUTNÍ VÝŠKU letadla, tj. výšku nad hladinou moře v letadle najdeme i výškoměry založené na jiném principu – udávají tzv. RELATIVNÍ VÝŠKU letadla, tj. výšku nad terénem [obr4] [obr5]

JE AMOSFÉRICKÝ TLAK NA URČITÉM MÍSTĚ BĚHEM ČASU STÁLE STEJNÝ? NA STEJNÉM MÍSTĚ SE ATMOSFÉRICKÝ TLAK BĚHEM ČASU MĚNÍ je to důsledek neustálého pohybu vzduchu v atmosféře, změny jeho teploty a vlhkosti výkyvy jsou poměrně malé, v rozsahu 935 hPa −1 055 hPa

PŘEDPOVĚDI POČASÍ: SESTAVUJÍ SE PODLE POVĚTRNOSTNÍ SITUACE tj. údaje o stavu atmosféry, např. o atmosférickém tlaku na různých místech našeho státu, o poloze oblastí vysokého a nízkého tlaku a jejich přemísťování velký význam pro zemědělství, letectví, autodopravu, lodní dopravu, některé sporty, např. horolezectví, lyžování

NORMÁLNÍ ATMOSFÉRICKÝ TLAK 𝑝 n stanoven mezinárodní dohodou přesně: 𝑝 n =101 325 Pa=1 013,25 hPa při výpočtech zaokrouhlujeme na 101 kPa důvod zavedení: některé fyzikální vlastnosti látek, např. hustota, teplota varu kapalin, … závisejí na tlaku aby bylo možno srovnávat jejich hodnoty pro různé látky, byl zaveden 𝑝 n , při němž se jejich hodnoty v tabulkách udávají

Příklad: Jaká tlaková síla vznikne tlakem 100 kPa na plochu 1 cm 2 ? Těleso o jaké hmotnosti by tuto sílu vyvolalo? Řešení: 𝑝=100 kPa=100 000 Pa 𝑆=1 cm 2 =0,000 1 m 2 𝐹= ? N, 𝑚= ? kg 𝑝= 𝐹 𝑆 → 𝐹=𝑝∙𝑆 𝐹=100 000∙0,000 1 N=10 N 𝐹 g =𝑚𝑔 → 𝑚= 𝐹 g 𝑔 = 10 10 kg=1 kg

Rozbor výsledku příkladu: NA 1 cm 2 ZEMSKÉHO POVRCHU (TEDY I NA NÁS) PŮSOBÍ TLAKOVÁ SÍLA 10 N (TJ. ZÁVAŽÍ O HMOTNOSTI 1 kg) lidské tělo je těmto podmínkám přizpůsobené bez problémů snáší i zmnohanásobení této tlakové síly (např. potápěči) lidské tkáně a tělní tekutiny jsou velmi málo stlačitelné, tlakové zněny nejsou proto doprovázeny významnými změnami objemu, které by vedly k jejich poškození hlavní riziko nesouvisí se zvýšením okolního tlaku, ale s procesem jeho snižování zdrojem rizika mohou ale být tělní dutiny naplněné plynem plyny při poklesu tlaku expandují a mohou přilehlé tkáně poškodit př. potápěči – plicní barotrauma (prasklá plíce) – při příliš rychlém vynořování [obr6] Zdroj: http://vnuf.cz/sbornik/prispevky/16-03-Bochnicek.html [obr7]

Otázky a úlohy: Zůstává hodnota tlaku na aneroidu umístěném v kabině lanovky při jízdě z Liberce na Ještěd stejná nebo se mění? Odpověď zdůvodněte. Údaj na aneroidu se mění, hodnota tlaku klesá, protože s rostoucí nadmořskou výškou atmosférický tlak klesá. [obr8]

Otázky a úlohy: Dvě hory mají stejnou nadmořskou výšku 1 254 m. Naměříme na jejich vrcholech ve stejném čase stejný atmosférický tlak? Můžeme, ale nemusíme. Atmosférický tlak se totiž během času na určitém místě mění. Je to důsledek neustálého pohybu vzduchu v atmosféře, změny jeho teploty a vlhkosti.

Otázky a úlohy: Podle tabulky uvedené dříve v tomto článku určete atmosférický tlak: 1 km pod hladinou moře při hladině moře ve výšce 2 km ve výšce 5 km ve výšce 10 km. Určete podíl atmosférického tlaku v případech b) a d). Odpověď: 1 130 hPa 1 010 hPa 795 hPa 540 hPa 264 hPa 𝑝𝑜𝑑í𝑙= 1 010 540 =1,87≐2 Tlak je přibližně dva krát menší.

Otázky a úlohy: Dopravní letadla létají ve výšce asi 10 km nad Zemí. Proč jsou kabiny letadel vzduchotěsně uzavřené a uměle se v nich udržuje přiměřený tlak vzduchu? V této výšce je atmosférický tlak asi jen 264 hPa. Toto není tlak, na který je náš organismus přizpůsoben a ve kterém jsme zvyklí žít. [obr9]

Otázky a úlohy: Lze pomocí aneroidu přibližně určit výšku budovy? Pokud ano, popište postup. Ano, lze. Využijeme zákonitosti, která platí přibližně do výšky 1 km, a to, že atmosférický tlak se zmenšuje na každých deset metrů asi o 100 Pa. Na aneroidu tedy odečteme hodnotu tlaku v nejnižším místě budovy a poté v nejvyšším místě budovy. K těmto hodnotám zjistíme odpovídající hodnoty nadmořské výšky a nakonec tyto hodnoty odečteme. Získáme tak přibližnou výšku budovy. [obr10]

Otázky a úlohy: Vysvětlete, proč skafandry používají potápěči i kosmonauti. Odpověď: obojí se brání před jiným tlakem, než na který je zvyklý náš organismus potápěči – ve skafandru je udržován menší tlak (normální) než okolní – tlak ve velkých hloubkách vody je příliš velký kosmonauti – ve skafandru je udržován větší tlak (normální) než okolní – ve vesmíru žádný tlak není [obr11] [obr12]

Zdroje: [obr1]: http://www.techmania.cz/edutorium/data/fil_0946.gif [obr2]: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:See_waves.jpg [obr3]: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Uria_lomvia_2.jpg?uselang=cs [obr4]: http://en.wikipedia.org/wiki/File:3-Pointer_Altimeter.svg [obr5]: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:AltimeterLNAGT.jpg [obr6]: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Scuba_diving_elba.jpg [obr7]: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Eisklettern_kl_engstligenfall.jpg [obr8]: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hotel_horsk%C3%BD_Je%C5%A1t%C4%9Bd_(Liberec)_1.JPG [obr9]: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dreamliner_render_787-8.JPG [obr10]: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:EMPIRE_STATE_BUILDING_2011.jpg [obr11]: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:US_Navy_070130-N-4124C-030_Navy_Diver_2nd_Class_Ryan_Steinkemp,_of_USS_Safeguard_(ARS_50),_steadies_himself_on_a_dive_platform_during_at-anchor_dive_operations.jpg [obr12]: http://en.wikipedia.org/wiki/File:ACES_STS-130.jpg KOLÁŘOVÁ, Růžena; BOHUNĚK, Jiří. Fyzika pro 7.ročník základní školy. 2. upravené vydání. Praha: Prometheus, spol. s r.o., 2004, Učebnice pro základní školy. ISBN 80-7196-265-1.