Presiunea aerului se modifică odată cu altitudinea. Formula barometrică. Presiune

Suplimente necesare...

Este bine cunoscut din cursul de fizică că odată cu creșterea altitudinii deasupra nivelului mării, presiunea atmosferică scade. Dacă până la o altitudine de 500 de metri nu se observă modificări semnificative ale acestui indicator, atunci când se ajunge la 5000 de metri presiunea atmosferică scade aproape la jumătate. Pe măsură ce presiunea atmosferică scade, la fel scade presiune parțială oxigen în amestecul de aer, care afectează imediat performanța corpul uman. Mecanismul acestui efect se explică prin faptul că saturația sângelui cu oxigen și livrarea acestuia către țesuturi și organe se realizează datorită diferenței de presiune parțială în sânge și alveolele plămânilor, iar la altitudine această diferență scade.

Până la o altitudine de 3500 - 4000 de metri, organismul însuși compensează lipsa de oxigen care pătrunde în plămâni prin creșterea vitezei de respirație și creșterea volumului de aer inhalat (adâncimea respirației). Urcă în continuare pentru compensare completă impact negativ, necesită utilizare medicamenteși echipamente de oxigen (butelie de oxigen).

Oxigenul este necesar pentru toate organele și țesuturile corpul umanîn timpul metabolismului. Consumul acestuia este direct proportional cu activitatea organismului. Lipsa de oxigen din organism poate duce la dezvoltarea raului de munte, care în cazuri extreme - umflarea creierului sau a plămânilor - poate duce la moarte. Raul de munte se manifestă prin simptome precum: durere de cap, dificultăți de respirație, respirație rapidă, unii au dureri la nivelul mușchilor și articulațiilor, scăderea poftei de mâncare, somn agitat etc.

Toleranța la altitudine este un indicator foarte individual, determinat de caracteristicile proceselor metabolice ale organismului și de fitness.

Un rol important în combaterea efectelor negative ale altitudinii îl joacă aclimatizarea, timp în care organismul învață să facă față lipsei de oxigen.

• Prima reacție a corpului la scăderea tensiunii arteriale este creșterea ritmului cardiac, tensiune arterialași hiperventilația plămânilor, are loc expansiunea capilarelor în țesuturi. Rezerva de sânge din splină și ficat este inclusă în circulația sanguină (7 - 14 zile).

• A doua fază de aclimatizare constă în aproape dublarea numărului de globule roșii produse de măduva osoasă (de la 4,5 la 8,0 milioane de globule roșii per mm3 de sânge), ceea ce duce la o mai bună toleranță la altitudine.

Consumul de vitamine, în special vitamina C, are un efect benefic la altitudine.

2. Rototaev P. S. R79 Giganți cuceriți. Ed. al 2-lea, revizuit si suplimentare M., „Gândirea”, 1975. 283 p. din hărți; 16 l. bolnav.

Presiunea atmosferică este forța de presiune a coloanei de aer pe unitatea de suprafață. Se calculează în kilograme la 1 cm2 de suprafață, dar deoarece anterior se măsura doar cu manometre cu mercur, se obișnuiește în mod convențional să se exprime această valoare în milimetri. Mercur(mmHg.). Presiunea atmosferică normală este de 760 mmHg. Art., sau 1,033 kg/cm 2, care este considerat a fi o atmosferă (1 ata).

Facand specii individuale Munca uneori necesită lucru la presiune atmosferică ridicată sau scăzută, iar aceste abateri de la normă sunt uneori în limite semnificative (de la 0,15-0,2 ata la 5-6 ata sau mai mult).

Efectul presiunii atmosferice scăzute asupra organismului

Pe măsură ce vă ridicați la altitudine, presiunea atmosferică scade: cu cât sunteți mai sus deasupra nivelului mării, cu atât presiunea atmosferică este mai mică. Deci, la o altitudine de 1000 m deasupra nivelului mării este egală cu 734 mm Hg. Art., 2000 m - 569 mm, 3000 m -526 mm, iar la altitudinea de 15000 m - 90 mm Hg. Artă.

Cu presiunea atmosferică redusă, există o creștere și o adâncire a respirației, o creștere a frecvenței cardiace (puterea lor este mai slabă), o scădere ușoară a tensiunii arteriale și modificări ale sângelui sunt, de asemenea, observate sub forma unei creșteri a numărului de sânge roșu. celule.

Efectul advers al presiunii atmosferice scăzute asupra organismului se bazează pe lipsa de oxigen. Se datorează faptului că, odată cu scăderea presiunii atmosferice, scade și presiunea parțială a oxigenului, prin urmare, odată cu funcționarea normală a organelor respiratorii și circulatorii, mai puțin oxigen intră în organism. Ca urmare, sângele nu este suficient de saturat cu oxigen și nu îl livrează pe deplin organelor și țesuturilor, ceea ce duce la lipsa de oxigen (anoxemie). Astfel de modificări apar mai grav cu o scădere rapidă a presiunii atmosferice, care se întâmplă în timpul decolărilor rapide la altitudini mari, când se lucrează la mecanisme de ridicare de mare viteză (telecabine etc.). Înfometarea de oxigen care se dezvoltă rapid afectează celulele creierului, ceea ce provoacă amețeli, greață, uneori vărsături, pierderea coordonării mișcărilor, scăderea memoriei, somnolență; reducerea proceselor oxidative în celule musculare din cauza lipsei de oxigen, se exprimă prin slăbiciune musculară și oboseală rapidă.

Practica arată că urcarea la o altitudine de peste 4500 m, unde presiunea atmosferică este sub 430 mm Hg, fără aport de oxigen pentru respirație este dificil de suportat, iar la o altitudine de 8000 m (presiune 277 mm Hg) o persoană își pierde cunoștința .

Sângele, ca orice alt lichid, la contactul cu un mediu gazos (în acest caz în alveolele plămânilor) dizolvă o anumită parte a gazelor - cu cât presiunea lor parțială este mai mare, cu atât este mai mare saturația sângelui cu aceste gaze. Când presiunea atmosferică scade, presiunea parțială se modifică componente aer și, în special, componentele sale principale - azot (78%) și oxigen (21%); Ca urmare, aceste gaze încep să fie eliberate din sânge până când presiunea parțială se egalizează. În timpul unei scăderi rapide a presiunii atmosferice, eliberarea gazelor, în special a azotului, din sânge este atât de mare încât nu au timp să fie îndepărtate prin sistemul respirator și să se acumuleze în vasele de sânge sub formă de bule mici. Aceste bule de gaz pot întinde țesutul (chiar până la punctul de mici lacrimi), provocând durere ascuțităși, în unele cazuri, formează cheaguri de gaze în vase mici, împiedicând circulația sângelui.

Complexul de fiziologice şi modificări patologice, care apare ca urmare a scăderii presiunii atmosferice, se numește rău de înălțime, deoarece aceste modificări sunt de obicei asociate cu o creștere a altitudinii.

Prevenirea raului de altitudine

Una dintre măsurile răspândite și eficiente de combatere a răului de înălțime este furnizarea de oxigen pentru respirație la urcarea la altitudini mari (peste 4500 m). Aproape toate avioanele moderne zboară mai departe altitudine inalta, si in special navele spatiale, sunt dotate cu cabine sigilate, unde, indiferent de altitudinea si presiunea atmosferica din exterior, presiunea este mentinuta constanta la un nivel care sa asigure pe deplin starea normala a echipajului de zbor si a pasagerilor. Aceasta este una dintre soluțiile radicale la această problemă.

Atunci când se efectuează muncă fizică și psihică intensă în condiții de presiune atmosferică scăzută, este necesar să se țină cont de debutul relativ rapid al oboselii, prin urmare ar trebui prevăzute pauze periodice și, în unele cazuri, o zi de lucru scurtată.

Pentru a lucra în condiții de presiune atmosferică scăzută, trebuie selectate persoanele cele mai puternice din punct de vedere fizic, absolut sănătoase, în principal bărbați cu vârsta cuprinsă între 20 - 30 de ani. La selectarea personalului de zbor, este necesară testarea obligatorie pentru așa-numitele teste de calificare la altitudine în camere speciale cu presiune redusă.

Antrenamentul și întărirea joacă un rol important în prevenirea răului de altitudine. Este necesar să faceți sport, să efectuați sistematic unul sau altul munca fizica. Dieta celor care lucrează la presiune atmosferică scăzută trebuie să fie bogată în calorii, variată și bogată în vitamine și săruri minerale.

Informații utile:

Sub influența gravitației, straturile superioare de aer din atmosfera pământului apasă pe straturile subiacente. Această presiune, conform legii lui Pascal, se transmite în toate direcțiile. Cea mai mare valoare este presiunea, numită atmosferice, are aproape de suprafața Pământului.

Într-un barometru cu mercur, greutatea unei coloane de mercur pe unitatea de suprafață (presiunea hidrostatică a mercurului) este echilibrată de greutatea coloanei aerul atmosferic pe unitate de suprafață - presiunea atmosferică (vezi figura).

Odată cu creșterea altitudinii deasupra nivelului mării, presiunea atmosferică scade (vezi graficul).

Forța arhimediană pentru lichide și gaze. Condiții de navigație

Un corp scufundat într-un lichid sau într-un gaz este acționat de o forță de plutire îndreptată vertical în sus și egală cu greutatea lichidului (gazului) luat în volumul corpului scufundat.

Formularea lui Arhimede: un corp pierde într-un lichid exact la fel de multă greutate ca și greutatea lichidului deplasat.

Forța de deplasare se aplică la centrul geometric al corpului (pentru corpuri omogene - la centrul de greutate).

În condiții terestre normale, un corp situat într-un lichid sau gaz este supus a două forțe: gravitația și forța arhimediană. Dacă forța gravitației este mai mare ca mărime decât forța arhimediană, atunci corpul se scufundă.

Dacă modulul de gravitație este egal cu modulul forței arhimedice, atunci corpul poate fi în echilibru la orice adâncime.

Dacă forța arhimediană este mai mare ca mărime decât forța gravitației, atunci corpul plutește în sus. Corpul plutitor iese parțial deasupra suprafeței lichidului; volumul părții scufundate a corpului este astfel încât greutatea lichidului deplasat este egală cu greutatea corpului plutitor.

Forța arhimediană este mai mare decât gravitația dacă densitatea lichidului este mai mare decât densitatea corpului scufundat și invers.

Într-un lichid, presiunea, după cum știm, este diferite niveluri variază și depinde de densitatea lichidului și de înălțimea coloanei acestuia. Datorită compresibilității scăzute, densitatea lichidului la diferite adâncimi este aproape aceeași, Prin urmare, atunci când calculăm presiunea, considerăm constantă densitatea acesteia și luăm în considerare doar modificarea nivelului.

Situația este mai complicată la gaze. Gazele sunt foarte compresibile. Cu ce gaz mai puternic comprimat, cu atât este mai mare densitatea sa și presiunea pe care o produce este mai mare. La urma urmei, presiunea gazului este creată de impactul moleculelor sale asupra suprafeței corpului.

Straturile de aer din apropierea suprafeței Pământului sunt comprimate de toate straturile de aer de deasupra lor. Dar cu cât stratul de aer este mai înalt de la suprafață, cu atât este mai slab comprimat, cu atât densitatea lui este mai mică și, în consecință, produce mai puțină presiune. Dacă, de exemplu, balon se ridică deasupra suprafeței Pământului, apoi presiunea aerului asupra mingii devine mai mică nu numai pentru că înălțimea coloanei de aer de deasupra ei scade, ci și pentru că densitatea aerului scade - în partea de sus este mai mică decât în ​​partea de jos. Prin urmare, dependența presiunii aerului de altitudine este mai complexă; decât dependența presiunii fluidului de înălțimea coloanei sale.

Observațiile arată că presiunea atmosferică în zonele de la nivelul mării este în medie de 760 mm Hg. Artă. Cu cât un loc este mai sus deasupra nivelului mării, cu atât este mai puțină presiune.

Presiune atmosferică egală cu presiunea unei coloane de mercur la o înălțime de 760 mm Hg. Artă. la o temperatură de 0°C se numește normal.

Presiunea atmosferică normală este 101300 Pa = 1013 hPa. Figura 124 arată modificarea presiunii atmosferice cu altitudinea. La urcușuri mici, în medie, la fiecare 12 m de înălțime, presiunea scade cu 1 mmHg. Artă. (sau cu 1,33 hPa).

Cunoscând dependența presiunii de altitudine, este posibil să se determine altitudinea deasupra nivelului mării prin modificări ale citirilor barometrului. Aneroizii care au o scară pe care se poate măsura direct înălțimea cotei se numesc altimetre. Sunt folosite în aviație și alpinism.

Întrebări. 1. Cum putem explica faptul că presiunea atmosferică scade pe măsură ce altitudinea deasupra Pământului crește? 2. Ce presiune atmosferică se numește normală? 3. Care este numele aparatului pentru măsurarea altitudinii folosind presiunea atmosferică? Ceea ce este el?

Exerciții. 1. Explicați de ce pasagerii simt dureri de urechi atunci când un avion coboară rapid. 2. Cum putem explica că la decolarea într-un avion, cerneala începe să se reverse dintr-un stilou automat încărcat? 3. La poalele muntelui barometrul arată 760 mmHg. Art., iar la vârf - 722 mm Hg. Artă. Care este înălțimea muntelui? 4. Exprimați presiunea atmosferică normală în hectopascali (hPa).

Notă. Presiunea se măsoară folosind formulap=pgh, unde

g = 9,8 N/kg, h = 760 mm = 0,76 m, p = 13.600 kg/m3.

5. Cu o masă de 60 kg și o înălțime de 1,6 m, suprafața corpului uman este de aproximativ 1,6 m2. Calculați forța cu care atmosfera apasă asupra unei persoane. Cum se poate explica că o persoană poate rezista la o forță atât de mare și să nu simtă efectul acesteia?

Exercițiu. Folosind un barometru aneroid, măsurați presiunea atmosferică la primul și ultimul etaj al clădirii școlii. Folosind datele obținute, determinați distanța dintre etaje. Verificați aceste rezultate prin măsurare directă.

Cum se modifică volumul de aer atunci când este încălzit și răcit? Cum să demonstrezi că aerul are greutate? Care aer, cald sau rece, este mai greu?

1. Conceptul de presiune atmosferică și măsurarea acesteia. Aerul este foarte ușor, dar exercită o presiune semnificativă pe suprafața pământului. Greutatea aerului creează presiunea atmosferică.

Aerul exercită presiune asupra tuturor obiectelor. Pentru a verifica acest lucru, faceți următorul experiment. Turnați un pahar plin cu apă și acoperiți-l cu o bucată de hârtie. Apăsați hârtia de marginile paharului cu palma și întoarceți-o rapid. Scoateți palma de pe frunză și veți vedea că apa nu se revarsă din pahar deoarece presiunea aerului apasă frunza pe marginile paharului și ține apa.

Presiunea atmosferică- forta cu care aerul apasa pe suprafata pamantului si asupra tuturor obiectelor situate pe acesta. Pentru fiecare centimetru pătrat al suprafeței pământului, aerul exercită o presiune de 1,033 kilograme - adică 1,033 kg/cm2.

Barometrele sunt folosite pentru a măsura presiunea atmosferică. Există barometre cu mercur și cele din metal. Acesta din urmă se numește aneroid. Într-un barometru cu mercur (Fig. 17), un tub de sticlă cu mercur sigilat în partea de sus este coborât cu capătul său deschis într-un vas cu mercur deasupra suprafeței de mercur din tub; Modificarea presiunii atmosferice de pe suprafața mercurului din vas face ca coloana de mercur să se ridice sau să scadă. Cantitatea de presiune atmosferică este determinată de înălțimea coloanei de mercur din tub.

Partea principală a barometrului aneroid (Fig. 18) este o cutie metalică, lipsită de aer și foarte sensibilă la modificările presiunii atmosferice. Când presiunea scade, cutia se extinde, iar când presiunea crește, se contractă. Modificările din cutie folosind un dispozitiv simplu sunt transmise săgeții, care arată presiunea atmosferică pe scară. Scara este împărțită în funcție de barometrul cu mercur.

Dacă ne imaginăm o coloană de aer de la suprafața Pământului până la straturile superioare ale atmosferei, atunci greutatea unei astfel de coloane de aer va fi egală cu greutatea unei coloane de mercur de 760 mm înălțime. Această presiune se numește presiune atmosferică normală. Aceasta este presiunea aerului la paralel 45° la o temperatură de 0°C la nivelul mării. Dacă înălțimea coloanei este mai mare de 760 mm, atunci presiunea crește, mai puțin - scade. Presiunea atmosferică se măsoară în milimetri de mercur (mmHg).

2. Modificarea presiunii atmosferice. Presiunea atmosferică se modifică continuu din cauza modificărilor temperaturii aerului și a mișcării acestuia. Când aerul este încălzit, volumul acestuia crește, densitatea și greutatea scade. Din această cauză, presiunea atmosferică scade. Cu cât aerul este mai dens, cu atât este mai greu și presiunea atmosferică este mai mare. În timpul zilei crește de două ori (dimineața și seara) și scade de două ori (după prânz și după miezul nopții). Presiunea crește acolo unde este mai mult aer și scade acolo unde pleacă aerul. Motivul principal mișcarea aerului - încălzirea și răcirea acestuia din suprafața pământului. Aceste fluctuații sunt deosebit de bine exprimate în latitudini joase. (Ce presiune atmosferică va fi observată peste pământ și peste apă noaptea?) Pe parcursul unui an cea mai mare presiune V lunile de iarnă, iar cea mai mică vara. (Explicați această distribuție a presiunii.) Aceste schimbări sunt cele mai pronunțate la latitudini medii și înalte și cele mai slabe la latitudini joase.

Presiunea atmosferică scade odată cu altitudinea. De ce se întâmplă asta? Modificarea presiunii este cauzată de scăderea înălțimii coloanei de aer care apasă pe suprafața pământului. În plus, pe măsură ce altitudinea crește, densitatea aerului scade și presiunea scade. La o altitudine de aproximativ 5 km, presiunea atmosferică scade la jumătate față de presiune normală la nivelul mării, la o altitudine de 15 km - de 8 ori mai puțin, de 20 km - de 18 ori.

Aproape de suprafața pământului scade cu aproximativ 10 mm de mercur la 100 m de înălțime (Fig. 19).

La o altitudine de 3000 m, o persoană începe să se simtă rău și apar semne de rău de altitudine: dificultăți de respirație, amețeli. Peste 4000 m, nasul poate sângera la fel de mic vase de sânge, pierderea conștienței este posibilă. Acest lucru se întâmplă deoarece odată cu altitudinea aerul devine rarefiat, iar atât cantitatea de oxigen din el, cât și presiunea atmosferică scad. Corpul uman nu este adaptat la astfel de condiții.

Pe suprafața pământului, presiunea este distribuită neuniform. Aerul devine foarte fierbinte lângă ecuator (De ce?), iar presiunea atmosferică este scăzută pe tot parcursul anului. ÎN regiunile polare aerul este rece și dens, presiunea atmosferică este mare. (De ce?)

? verifică-te

Presiunea atmosferică este considerată normală în intervalul 750-760 mm Hg. (milimetri de mercur). Pe parcursul anului fluctuează cu 30 mmHg. Art., iar în timpul zilei - în termen de 1-3 mm Hg. Artă. O schimbare bruscă a presiunii atmosferice determină adesea o deteriorare a sănătății la persoanele sensibile la vreme și, uneori, la persoanele sănătoase.

Dacă vremea se schimbă, și pacienții cu hipertensiune arterială se simt rău. Să luăm în considerare modul în care presiunea atmosferică afectează persoanele hipertensive și sensibile la vreme.

Oameni sănătoși și dependenți de vreme

Oamenii sănătoși nu simt nicio schimbare a vremii. Persoanele dependente de vreme experimentează următoarele simptome:

• Ameţeală;
• Somnolenţă;
• Apatie, letargie;
• Dureri articulare;
• Anxietate, frică;
• Disfuncție gastrointestinală;
• Fluctuații ale tensiunii arteriale.

Adesea, sănătatea se înrăutățește toamna, când are loc o exacerbare a răcelilor și a bolilor cronice. În absența oricăror patologii, meteosensibilitatea se manifestă ca stare de rău.

Spre deosebire de oamenii sănătoși, persoanele dependente de vreme reacționează nu numai la fluctuațiile presiunii atmosferice, ci și la creșterea umidității, frig sau încălzire bruscă. Motivele pentru aceasta sunt adesea:

• Activitate fizică scăzută;
• Prezența bolilor;
• Declinul imunității;
• Deteriorarea sistemului nervos central;
• Vase de sânge slabe;
• Vârstă;
• Situația ecologică;
• Climat.

Ca urmare, capacitatea organismului de a se adapta rapid la schimbările condițiilor meteorologice se deteriorează.

Presiune barometrică ridicată și hipertensiune arterială

Dacă presiunea atmosferică este mare (peste 760 mm Hg), nu există vânt și precipitații, se vorbește despre declanșarea unui anticiclon. Nu există schimbări bruște de temperatură în această perioadă. Cantitatea de impurități nocive din aer crește.

Anticiclonul are un efect negativ asupra pacienților hipertensivi. O creștere a presiunii atmosferice duce la o creștere a tensiunii arteriale. Performanța scade, apar pulsațiile și durerile de cap și durerile de inimă. Alte simptome influență negativă anticiclon:

• Creșterea ritmului cardiac;
• Slăbiciune;
• Zgomot în urechi;
• Înroșirea feței;
• „Muște” intermitent în fața ochilor.

Numărul de globule albe din sânge scade, ceea ce crește riscul de a dezvolta infecții.

Persoanele în vârstă cu boli cardiovasculare cronice sunt deosebit de susceptibile la efectele anticiclonului.. Odată cu creșterea presiunii atmosferice, probabilitatea unei complicații a hipertensiunii - o criză - crește, mai ales dacă tensiunea arterială crește la 220/120 mm Hg. Artă. Pot apărea și alte complicații periculoase (embolie, tromboză, comă).

Presiune atmosferică scăzută

Presiunea atmosferică scăzută are, de asemenea, un efect negativ asupra pacienților cu hipertensiune arterială - un ciclon. Este caracterizat vreme innorata, precipitații, umiditate crescută. Presiunea aerului scade sub 750 mm Hg. Artă. Ciclonul are următorul efect asupra organismului: respirația devine mai frecventă, pulsul se accelerează, cu toate acestea, forța bătăilor inimii este redusă. Unii oameni au dificultăți de respirație.

Când presiunea aerului este scăzută, scade și tensiunea arterială. Avand in vedere ca pacientii hipertensivi iau medicamente pentru scaderea tensiunii arteriale, ciclonul are un efect negativ asupra starii lor de bine. Apar următoarele simptome:

• Ameţeală;
• Somnolenţă;
• Durere de cap;
• Prosternare.

În unele cazuri, există o deteriorare a funcționării tractului gastro-intestinal.

Cu o creștere a presiunii atmosferice, pacienții cu hipertensiune arterială și persoane dependente de vreme Activitatea fizică activă trebuie evitată. Trebuie să ne odihnim mai mult. Se recomandă o dietă săracă în calorii, care conține cantități crescute de fructe.

Chiar și hipertensiunea „avansată” poate fi vindecată acasă, fără intervenții chirurgicale sau spitale. Amintește-ți doar o dată pe zi...

Dacă anticiclonul este însoțit de căldură, este, de asemenea, necesar să se excludă exercițiu fizic. Dacă este posibil, ar trebui să fiți într-o cameră cu aer condiționat. O dietă săracă în calorii va fi relevantă. Creșteți cantitatea de alimente bogate în potasiu din dieta dvs.