Атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Для определения атмосферного давления на определённой высоте можно использовать барометрическую формулу, которая учитывает изменение давления с высотой. Эта формула является более точной при учёте ряда параметров, таких как температура воздуха и влажность, но для простоты можно использовать упрощённый вариант.
На уровне моря (0 м) атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. С увеличением высоты давление уменьшается примерно на 1 мм рт. ст. каждые 12 метров подъёма. Однако это лишь приближённая оценка, и для более точного расчёта можно использовать экспоненциальное уравнение, описывающее изменение давления с высотой.
Упрощённая формула для расчёта давления на определённой высоте выглядит следующим образом:
[ P = P_0 \cdot e^{\left( -\frac{Mgh}{RT} \right)} ]
где:
- ( P ) — давление на высоте h,
- ( P_0 ) — давление на уровне моря (760 мм рт. ст.),
- ( M ) — молярная масса воздуха (около 0.029 кг/моль),
- ( g ) — ускорение свободного падения (9.81 м/с²),
- ( h ) — высота над уровнем моря (3000 м),
- ( R ) — универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·K)),
- ( T ) — абсолютная температура (в Кельвинах).
Предположим, что температура на высоте 3000 м составляет около 273 К (0 °C), что является грубым приближением.
Подставим значения в формулу:
[ P = 760 \cdot e^{\left( -\frac{0.029 \cdot 9.81 \cdot 3000}{8.314 \cdot 273} \right)} ]
Посчитаем коэффициент в экспоненте:
[ -\frac{0.029 \cdot 9.81 \cdot 3000}{8.314 \cdot 273} \approx -1.25 ]
Теперь подставим значение в экспоненту:
[ P = 760 \cdot e^{-1.25} ]
[ e^{-1.25} \approx 0.2865 ]
Тогда давление на высоте 3000 м будет:
[ P \approx 760 \cdot 0.2865 \approx 217.74 \, \text{мм рт. ст.} ]
Таким образом, атмосферное давление на высоте 3000 метров приблизительно равно 217.74 мм рт. ст.