Lufttryck

Lufttrycken kan beskrivas som det tryck luftpelaren utövar genom sin tyngd i jordens tyngdkraftfält. Den påverkas av många olika fenomen inte minst meteorologiska. Luft är en sammansatt gas som till stor del består av syre, kväve och koldioxid se även Trimix.

Densiteten av luften avtar med höjden från markytan och därmed också trycket. Densiteten hos en gas kan beskrivas som en funktion av temperatur och tryck. Detta följer förstås allmänna gaslagen.

Mätning av lufttryck

För mätning av lufttryck används en barometer. SI-enheten för tryck är Pa men enheten millibar samt mmHg (millimeter kvicksilverpelare) används relativt ofta.

Normala lufftrycket approximeras till 1 atmosfär [atm] och mätningar som gjorts visar att det ligger runt 101,325 kPa.

Meteorologiskt används inte det absoluta lufttrycket utan man anger lufftrycket som ekvivalent havsyta. Det innebär att man räknar in höjden i lufttryckte och det är nödvändigt om man befinner sig mer än något tiotal meter ovan havsytan.

Trycket avtar med höjden enligt följande approximation:

$p=p_{0}\left(1-{\frac {L\cdot h}{T_{0}}}\right)^{\frac {g\cdot M}{R\cdot L}}$ $\approx p_{0}\cdot 10^{-{\frac {g\cdot M\cdot h}{R\cdot T_{0}}}}$

Vari:

P₀ standard atmosfärtryck vid havsytan [101,325 Pa]

L temperaturgradienten [0,0065 K m^-1]

T₀ standardtemperatur vid havsytan [288,15 K]

g tyngaccelerationen [9,80665 m s^-2]

M molmassan av torr luft [0,0289644 kg mol^-1]

R universella gaskonstanten [8,31447 J mol^-1 K^-1]

Vid låga höjder kan man approximera tryckskillnaden till 1,2 kPa per 100 meter. Gissningsvis är detta tillräckligt för en höjd upp till några km över havsytan.

Inom flyget

Inom flyget är den amerikanska enheten inHg (tum kvicksilverpelare) vanlig och används för att kalibrera höjdmätare. Över en viss höjd antar alla flygplan samma tryck vilket gör det lättare att undvika kollisioner. Detta standardtryck översätts till 1013,2 hPa eller 29,92 InHg inom flyget och antas på alla höjder över 5 000 m (15 000 ft) under flygning. Under denna höjd används det lokala lufttrycket i stället.

Lokalt lufttryck efterfrågas med Q-koden QNH [ku en helge] [kju en hotel].

Kokpunkten och trycket

Vattnets kokpunkt avtar när trycket avtar. Dvs för vanligt atmosfärstryck kokar vatten vid 100 °C. Kokpunkten definieras som den punkt vid vilken ångtrycker är lika stort som atmosfärstrycket. Tillagning av mat på höjder över 1 km kräver i regel justering av recepten eftersom koktiderna förlängs pga lägre temperatur.

En grov approximation av höjden kan därför göras genom att mäta temperaturen vid vilket vatten kokar. Upptäcktsresande i början på 1800-talet använde denna metod som gav noggrannheter på ±500 meter ungefär.

Clausius-Clapeyron-ekvationen används för att bestämma övergången från en fas till en annan i vätska för ett visst tryck:

${\frac {dP}{dT}}={\frac {L_{12}}{T_{12}\Delta V}}$

Där

L är omvandlingsentalpin från tillstånd 1 till 2

T₁₂ är temperaturen då övergången sker

ΔV är V₂-V₁ dvs volymskillnaden mellan tillstånden

Vattnets kokpunkt i Machu Pichu på 2400 möh har en kokpunkt på 92 °C. På Mount Everest 8800 möt är kokpunkten endast 72 °C

Meteorologiskt lufttryck

Lufttrycket är inte konstant vid en viss höjd över jordytan utan lokala variationer förekommer. Dessa benämns högtryck- respektive lågtrycksområden och är en funktion av det lokala vädret på platsen. Dessa skillnader i tryck orsakas främst av solens instrålning mot jorden vilket bildar mycket stora virvlar i atmosfären, dessa kan vara av kontinental storlek men ofta även mindre. I virvlarna finns högtrycket i mitten medan det sjunker radiellt till lågtryck längs ut. En ekvation som beskriver detta är Bernoullis ekvation och det har att göra med strömningshastigheten hos virveln.

I lågtrycksområden strömmar lufen in mot virvelns centrum och i högtrycksområden ut från centrum. Genom inverkan av jordens rotation och Coriolis kraft uppkommer en kraftkomposant på de fria virvlarna som tvungar en högtrycksvirvel på norra halvklotet att rotera medurs och en lågtrycksvirvel moturs. På södra halvklotet gäller det omvända.