הדפסה לחץ ומדידת לחץ


שינוי של הלחץ האוויר הוא גורם מרכזי המכתיב שינויי מזג האוויר. ללמוד להטיס מטוס פירושו בין השאר, ללמוד להיעזר באמצעי חיזוי פשוטים שעומדים לרשות כל טייס או חניך בקורס טיס.


לחץ אטמוספירי מוגדר ככוח שמפעיל עמוד אוויר, הנמצא מעל מקום מסוים, על יחידת שטח.
לחץ האוויר עומד ביחס ישר לצפיפות האוויר: ככל שהצפיפות גבוהה יותר, "עמוד האוויר" מפעיל יותר לחץ על פני כדור הארץ.
במילים אחרות, כשאנחנו מודדים את הלחץ האטמוספירי אנחנו מודדים את "הכח" שמפעיל גליל של אוויר שנמצא על שטח בסיס הגליל. זאת אומרת שככל שיש יותר אוויר בתוך ה"עמוד", יש יותר מסה ויותר כח שמופעל על בסיס ה"עמוד" = לחץ יותר גבוה. הגובה המקסימלי של הגליל הוא הקצה העליון של האטמוספירה. מכאן נובע שבמקומות גבוהים, כמו על פסגת הר גבוה, אורך ה"עמוד" קצר יותר, ולכן הלחץ נמוך יותר. ולהיפך, במקומות נמוכים, כמו ים המלח למשל, אורך ה"עמוד" הוא מירבי ולכן גם הלחץ גבוה יותר.
הלחץ הממוצע שמפעיל/ה גליל/עמוד של אוויר בגובה פני הים, נקרא לחץ של 1 אטמוספירה. בתנאים של "אטמוספירה סטנדרטית" שעליה נלמד בהמשך, גליל האוויר הדמיוני שפועל על שטח של אינצ' מרובע אחד, שוקל 14.7 ליברות


הלחץ יורד ככל שעולים בגובה

הגדרנו בתחילת האוויר, שלחץ האוויר משקף את משקל האוויר, הנתון כביכול בתוך "עמוד אוויר" שפועל על יחידת שטח.
ככל שאנחנו עולים בתוך ה"עמוד" לגובה, יש  מעלינו פחות אוויר, לכן פחות משקל, ולכן פחות לחץ שפועל עלינו.


אם לדוגמא נקח בלון אוויר וננפח אותו בגובה פני הים, ונתחיל להעלות אותו לגובה, ככל שנעלה לגובה, הבלון ישאף להתפשט ולגדול, כי יש סביבו פחות ופחות לחץ.


"כלל אצבע": בגובה פני הים כל מיליבר "שווה" בערך 30 רגל. נתון זה נכון עד לגובה של בערך 10,000 רגל.
בגובה 35,000 רגל "שווה" כל מיליבר ל- 60 רגל בערך.

כדאי גם לזכור, שככל שעולים בגובה יורדת הטמפרטורה במקביל לירידת הלחץ. באיור הבא אפשר לראות המחשה של מולקולה בודדת של אוויר: כשהיא עולה בגובה היא מתפשטת (לחץ נמוך) ומתקררת. כשהיא יורדת בגובה, היא נדחסת/מתכווצת (לחץ גבוה) ומתחממת.


שאלה

אם נתון שבגובה פני הים הלחץ הוא 1,030 מיליבר וכן נתון שכל מיליבר "שווה" 30 רגל, מה יהיה הלחץ בגובה 5,000 רגל?


תשובה:
מחלקים 4,500 ל-30 ומקבלים 150. לכן בגובה 4,500 הלחץ יהיה 910 מיליבר (1,030 פחות 150).


השיטות למדידת לחץ

יש שלוש שיטות מקובלות למדידת לחץ.
1.    פסקאל. שיטה זו משמשת בעיקר פיסיקאים ומדענים אחרים. מבוססת על תצפיותיו של המדען הצרפתי פסקל ומתבטאת ביחידות ניוטון.
2.    בר/מיליבר. שיטה המשמשת במטאורולוגיה, ומבוססת על מדידותיו של פסקל.
3.    טוריצ'לי – אינצ' כספית. בשימוש רחב גם במטאורולוגיה תעופתית.



מכשירים למדידת לחץ אטמוספירי
1.    ברומטר כספית.
2.    ברומטר אנרואידי.
3.    מכשור אלקטרוני/ממוחשב.



ברומטר כספית – המכשיר למדידת לחץ אטמוספירי.

הברומטר הוא צינור מלא בכספית, סגור בקצה העליון, טבול בתוך אמבט כספית פתוח לאוויר. האוויר הלוחץ על משטח הכספית, דוחף/מאזן את עמוד הכספית בתוך הצינור. על הצינור יש סקאלה (שאותה מחשבים מתוך ידיעת צפיפות הכספית וחישוב הלחץ), וקריאת הסקאלה נותנת לנו את הלחץ.

ברומטר כספית הוא יותר מדוייק מברומטר אנרואידי, אך במטוס אי אפשר להשתמש בברומטר כספית, ולכן משתמשים בברומטר אנרואידי.

ברוטמטר אנרואידי


מכשיר נוסף למדידת לחץ הוא ברומטר אנרואיד, הבנוי ממיכל מתכת גמיש בצורת אקורדיון, המרוקן חלקית מאוויר. לחץ האוויר בתוך ה"אקורדיון" גורם להתפשטותו או התכווצותו של מיכל המתכת. כשהלחץ בסביבת ה"אקורדיון" גדל, ה"אקורדיון" מתכווץ, ולהיפך. שינויים אלה מועברים באמצעות מחט מיכנית אל סקלה.

לברומטר האנרואידי יש כפתור שמאפשר לכייל את הלחץ בתוך ה"אקורדיון". כפתור זה חיוני כיון שכדי שהברוטמר יהיה מדוייק, יש צורך לכייל אותו ללחץ השורר באותו יום. זה כמובן לא פותר את הבעיה שירידת הלחץ אינה לינארית. הברומטר האנארואידי הוא כלי מיכני ולכן בנוי בצורה של ירידת לחץ בצורה שווה לפי סולם ISA.


מכשור אלקטרוני/ממוחשב
כיום משתמשים בשילוב של מערכות אלקטרוניות וממוחשבות ביחד עם מדי הלחץ הבסיסיים שתארנו.

הסקאלות למדידת לחץ
במטארולוגיה משתמשים ב"מיליבר" או ב"אינצ' כספית" כדי לבטא את הלחץ.
כאשר מדברים על "אינצ' כספית" זהו פשוט הגובה שאליו הגיעה הכספית בברומטר שתיארנו קודם. מדידת הגובה בוצעה בעבר בסנטימטרים וכיום מבוצעת באינצ'ים.
כאשר מדברים על מדידת לחץ ב"מיליבר" זהו מספר המבטא את הלחץ שמפעיל גליל האוויר.
"מיליבר" פירושו אלפית של בר. המדען הצרפתי מדד ומצא שהלחץ האטמוספירי הממוצע הוא 1013 מיליבר (וליתר דיוק 1013.25). כיון שכל 1000 מיליבר שווים ל-1 בר, מקובל לומר שעל פני כדור הארץ שורר בממוצע לחץ של אטמוספירה אחת או בר אחד.
במקומות מסוימים, משתמשים בבטוי "הקטופסקאל" במקום מיליבר.
לסיכום, לחץ אטמוספירי ממוצע על פני כדור הארץ מוגדר בכל אחת מהדרכים הבאות:
1.    1 אטמוספירה = 760 מילימטר כספית.= 1013 מיליבר
2.    29.92 אינצ' כספית.
3.    PSI14.7



spacer.png, 0 kB