Isi
Udara adalah gas, tetapi untuk tujuan menghitung tekanan atmosfer, Anda bisa menganggapnya sebagai fluida, dan menghitung tekanan di permukaan laut menggunakan ekspresi untuk tekanan fluida. Ungkapan ini adalah P = ∂gh, di mana ∂ adalah kerapatan udara, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah ketinggian atmosfer. Pendekatan ini tidak berhasil, karena neither maupun h tidak konstan. Pendekatan tradisional adalah mengukur ketinggian kolom merkuri. Jika Anda mencari tekanan atmosfer pada ketinggian tertentu, Anda bisa menggunakan rumus barometrik. Ini adalah hubungan yang cukup kompleks yang tergantung pada beberapa variabel, jadi lebih mudah untuk hanya mencari nilai yang Anda butuhkan dalam sebuah tabel.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
Para ilmuwan menghitung tekanan atmosfer di permukaan laut dengan mengukur ketinggian kolom merkuri dan menghitung tekanan yang harus diberikan atmosfer untuk menaikkan kolom ke ketinggian itu.
Barometer Merkurius
Benamkan tabung gelas dengan ujung tertutup di nampan merkuri dan biarkan semua udara keluar, kemudian putar tabung tegak dengan bukaan terendam dalam merkuri. Anda akan memiliki kolom merkuri di dalam tabung dan ruang hampa antara bagian atas kolom dan ujung tabung. Tekanan yang diberikan oleh atmosfer pada merkuri dalam baki mendukung kolom, sehingga ketinggian kolom adalah cara untuk mengukur tekanan atmosfer. Jika tabung dilewatkan dalam milimeter, ketinggian kolom akan sekitar 760 mm, tergantung pada kondisi atmosfer. Ini adalah definisi dari 1 atmosfer tekanan.
Merkuri adalah cairan, sehingga Anda dapat menghitung tekanan yang dibutuhkan untuk mendukung kolom dengan menggunakan persamaan P = ∂gh. Dalam persamaan ini, ∂ adalah kerapatan merkuri dan h adalah ketinggian kolom. Dalam satuan SI (metrik), satu atmosfer sama dengan 101.325 Pa (Pascals), dan dalam satuan Inggris, sama dengan 14.696 psi (pound per inci persegi). Torr adalah satuan lain dari tekanan atmosfer yang semula didefinisikan sama dengan 1 mm Hg. Definisi saat ini adalah 1 torr = 133,32 Pa. Satu atmosfer = 760 torr.
Formula Barometrik
Meskipun Anda tidak dapat menurunkan tekanan atmosfer di permukaan laut dari ketinggian total atmosfer, Anda dapat menghitung perubahan tekanan udara dari satu ketinggian ke ketinggian lainnya. Fakta ini, bersama dengan pertimbangan lain, termasuk hukum gas ideal, mengarah pada hubungan eksponensial antara tekanan permukaan laut (P0) dan tekanan pada ketinggian h (Ph). Hubungan ini, yang dikenal sebagai rumus barometrik, adalah:
Ph = P0e-mgh / kT
Meskipun persamaan ini memprediksi tekanan pada berbagai ketinggian, prediksinya berbeda dari pengamatan. Sebagai contoh, ia memprediksi tekanan 25 torr pada ketinggian 30 km (19 mi), tetapi tekanan yang diamati pada ketinggian itu hanya 9,5 torr. Perbedaan ini terutama disebabkan oleh kenyataan bahwa suhu lebih dingin pada ketinggian yang lebih tinggi.