9.1: Áp suất khí
- Page ID
- 217671
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)Đến cuối phần này, bạn sẽ có thể:
- Xác định tính chất của áp suất
- Xác định và chuyển đổi giữa các đơn vị đo áp suất
- Mô tả hoạt động của các công cụ phổ biến để đo áp suất khí
Bầu khí quyển của trái đất tạo ra một áp suất, cũng như bất kỳ loại khí nào khác. Mặc dù chúng ta thường không nhận thấy áp suất khí quyển, nhưng chúng ta rất nhạy cảm với sự thay đổi áp suất — ví dụ, khi tai bạn “bật” trong khi cất cánh và hạ cánh trong khi bay hoặc khi bạn lặn dưới nước. Áp suất khí là do lực tác dụng của các phân tử khí va chạm với bề mặt của vật thể (Hình\(\PageIndex{1}\)). Mặc dù lực của mỗi vụ va chạm là rất nhỏ, bất kỳ bề mặt nào có diện tích đáng kể đều trải qua một số lượng lớn va chạm trong một thời gian ngắn, điều này có thể dẫn đến áp suất cao. Trên thực tế, áp suất không khí bình thường đủ mạnh để nghiền nát một thùng kim loại khi không được cân bằng bởi áp suất bằng nhau từ bên trong thùng chứa.
Một minh họa ấn tượng về áp suất khí quyển được cung cấp trong video ngắn này, cho thấy một chiếc xe chở dầu nổ tung khi áp suất bên trong của nó giảm.
Một minh chứng quy mô nhỏ hơn về hiện tượng này được giải thích ngắn gọn.
Áp suất khí quyển là do trọng lượng của cột phân tử không khí trong khí quyển phía trên một vật thể, chẳng hạn như xe chở dầu. Ở mực nước biển, áp lực này gần giống như áp lực của một con voi châu Phi trưởng thành đứng trên thảm chùi chân hoặc một quả bóng bowling điển hình nằm trên hình thu nhỏ của bạn. Chúng có vẻ như là một lượng lớn, và chúng là như vậy, nhưng sự sống trên trái đất đã phát triển dưới áp suất khí quyển như vậy. Nếu bạn thực sự đặt một quả bóng bowling trên hình thu nhỏ của mình, áp lực trải qua gấp đôi áp lực thông thường và cảm giác khó chịu.
Nói chung, áp suất được định nghĩa là lực tác dụng lên một khu vực nhất định:\ (P=\ frac {F} {A}). Lưu ý rằng áp suất tỷ lệ thuận với lực và tỷ lệ nghịch với diện tích. Do đó, áp suất có thể được tăng lên bằng cách tăng lượng lực hoặc bằng cách giảm diện tích mà nó được áp dụng; áp suất có thể được giảm bằng cách giảm lực hoặc tăng diện tích.
Hãy áp dụng khái niệm này để xác định cái nào gây áp lực lớn hơn trong Hình \(\PageIndex{2}\) — con voi hay vận động viên trượt băng nghệ thuật? Một con voi châu Phi lớn có thể nặng 7 tấn, được đỡ trên bốn feet, mỗi con có đường kính khoảng 1,5 ft (diện tích dấu chân 250 in 2), do đó áp lực tác dụng của mỗi chân là khoảng 14 lb/in 2:
\[\text { pressure per elephant foot }=14,000 \frac{ lb }{\text { elephant }} \times \frac{1 \text { elephant }}{4 \text { feet }} \times \frac{1 \text { foot }}{250 in^2}=14 lb / in^2 \nonumber \]
Vận động viên trượt băng nghệ thuật nặng khoảng 120 lbs, được hỗ trợ trên hai lưỡi trượt, mỗi lưỡi có diện tích khoảng 2 trong 2, do đó áp suất của mỗi lưỡi dao là khoảng 30 lb/in 2:
\[\text { pressure per skate blade }=120 \frac{ lb }{\text { skater }} \times \frac{1 \text { skater }}{2 \text { blades }} \times \frac{1 \text { blade }}{2 \text { in }^2}=30 lb / in^2 \nonumber \]
Mặc dù con voi nặng hơn một trăm lần so với vận động viên trượt băng, nhưng nó tạo ra ít hơn một nửa áp lực. Mặt khác, nếu người trượt băng tháo giày trượt của họ và đứng bằng chân trần (hoặc giày dép thông thường) trên băng, diện tích lớn hơn mà trọng lượng của họ được áp dụng làm giảm đáng kể áp lực tác động:
\[\text { pressure per human foot }=120 \frac{ lb }{\text { skater }} \times \frac{1 \text { skater }}{2 \text { feet }} \times \frac{1 \text { foot }}{30 in^2}=2 lb / in^2 \nonumber \]
Đơn vị áp suất SI là pascal (Pa), với 1 Pa = 1 N/m 2, trong đó N là newton, một đơn vị lực được xác định là 1 kg m/s 2. Một pascal là một áp suất nhỏ; trong nhiều trường hợp, sẽ thuận tiện hơn khi sử dụng đơn vị kilopascal (1 kPa = 1000 Pa) hoặc bar (1 bar = 100.000 Pa). Ở Hoa Kỳ, áp suất thường được đo bằng pound lực trên diện tích một inch vuông - pound trên inch vuông (psi) - ví dụ, trong lốp xe ô tô. Áp suất cũng có thể được đo bằng cách sử dụng khí quyển đơn vị (atm), ban đầu đại diện cho áp suất không khí mực nước biển trung bình tại vĩ độ gần đúng của Paris (45°). Bảng \(\PageIndex{1}\) cung cấp một số thông tin về những điều này và một vài đơn vị phổ biến khác để đo áp suất
| Tên đơn vị và chữ viết tắt | Định nghĩa hoặc mối quan hệ với đơn vị khác |
|---|---|
| pascal (Pa) | 1 Pa = 1 N/m 2 đơn vị IUPAC được đề xuất |
| kilopascal (kPa) | 1 kPa = 1000 Pa |
| pound mỗi inch vuông (psi) | áp suất không khí ở mực nước biển là ~ 14,7 psi |
| không khí (atm) | 1 atm = 101.325 Pa = 760 torr áp suất không khí ở mực nước biển là ~ 1 atm |
| thanh (bar, hoặc b) | 1 bar = 100.000 Pa (chính xác) thường được sử dụng trong khí tượng học |
| millibar (mbar, hoặc mb) | 1000 mbar = 1 thanh |
| inch thủy ngân (in. Hg) | 1 trong. Hg = 3386 Pa được sử dụng bởi ngành hàng không, cũng có một số báo cáo thời tiết |
| torr | được đặt theo tên của Evangelista Torricelli, người phát minh ra phong vũ biểu |
| milimét thủy ngân (mm Hg) | 1 mm Hg ~ 1 torr |
Dịch vụ Thời tiết Quốc gia Hoa Kỳ báo cáo áp suất trong cả hai inch Hg và milibar. Chuyển đổi áp suất 29,2 in. Hg thành:
- torr
- máy ATM
- kPa
- mbar
Giải pháp
Đây là một vấn đề chuyển đổi đơn vị. Các mối quan hệ giữa các đơn vị áp suất khác nhau được đưa ra trong Bảng\(\PageIndex{1}\).
- \[29.2 \text { in } Hg_{ g } \times \frac{25.4 mm }{1 im } \times \frac{1 \text { torr }}{1 mm Hg_{ g }}=742 \text { torr } \nonumber \]
- \[742 \text { torr } \times \frac{1 atm }{760 \text { torr }}=0.976 atm \nonumber \]
- \[742 \text { torr } \times \frac{101.325 kPa }{760 \text { torr }}=98.9 kPa \nonumber \]
- \[98.9 kPa \times \frac{1000 Pa }{1 kPa } \times \frac{1 bar }{100,000 Pa } \times \frac{1000 mbar }{1 bar }=989 mbar \nonumber \]
Một áp suất khí quyển điển hình ở Thành phố Kansas là 740 torr. Áp suất này trong khí quyển, tính bằng milimét thủy ngân, tính bằng kilopascal và trong bar là bao nhiêu?
- Câu trả lời
-
0,974 atm; 740 mm Hg; 98,7 kPa; thanh 0,987
Chúng ta có thể đo áp suất khí quyển, lực do khí quyển tác dụng lên bề mặt trái đất, bằng phong vũ biểu (Hình\(\PageIndex{3}\)). Phong vũ biểu là một ống thủy tinh được đóng lại ở một đầu, chứa đầy một chất lỏng không bay hơi như thủy ngân, sau đó đảo ngược và ngâm trong một thùng chứa chất lỏng đó. Khí quyển gây áp lực lên chất lỏng bên ngoài ống, cột chất lỏng gây áp lực bên trong ống, và áp suất tại bề mặt chất lỏng là như nhau bên trong và bên ngoài ống. Do đó, chiều cao của chất lỏng trong ống tỷ lệ thuận với áp suất do khí quyển tác dụng.
Nếu chất lỏng là nước, áp suất khí quyển bình thường sẽ hỗ trợ một cột nước cao hơn 10 mét, điều này khá bất tiện cho việc tạo (và đọc) một phong vũ biểu. Bởi vì thủy ngân (Hg) dày hơn nước khoảng 13,6 lần, một phong vũ biểu thủy ngân chỉ cần cao bằng khí áp kế nước - một \(\frac{1}{13.6}}\) kích thước phù hợp hơn. Áp suất khí quyển tiêu chuẩn 1 atm ở mực nước biển (101.325 Pa) tương ứng với một cột thủy ngân cao khoảng 760 mm (29,92 in.). Torr ban đầu được dự định là một đơn vị bằng một milimet thủy ngân, nhưng nó không còn tương ứng chính xác. Áp suất do chất lỏng gây ra do trọng lực được gọi là áp suất thủy tĩnh,: \(p\)
\[p=h \rho g \nonumber \]
trong đó h là chiều cao của chất lỏng, ρ (chữ Hy Lạp viết thường rho) là khối lượng riêng của chất lỏng và g là gia tốc do trọng lực.
Hiển thị tính toán hỗ trợ tuyên bố rằng áp suất khí quyển gần mực nước biển tương ứng với áp suất do một cột thủy ngân cao khoảng 760 mm tác dụng. Mật độ thủy ngân = 13,6 g/cm3.
Giải pháp
Áp suất thủy tĩnh được cho bởi p = hρg, với h = 760 mm, ρ = 13,6 g/cm 3 và g = 9,81 m/s 2. Cắm các giá trị này vào phương trình và thực hiện các chuyển đổi đơn vị cần thiết sẽ cho chúng ta giá trị mà chúng ta tìm kiếm. (Lưu ý: Chúng tôi dự kiến sẽ tìm thấy áp suất ~ 101.325 Pa.)
\[101,325 N / m^2=101,325 \frac{ kg \cdot m / s^2}{ m^2}=101,325 \frac{ kg }{ m \cdot s^2} \nonumber \]
\ [\ begin {gathered}
p=\ left (760 mm\ times\ frac {1 m} {1000 mm}\ right)\ times\ left (\ frac {13.6 g} {1 cm^3}\ times\ frac {1 kg} {1000 g}\ times\ frac {(100cm) ^3} {(1 m) ^3}\ right)\ times left (100cm) ^3} {(1 m) ^3}\ right)\ times left (100mm) ^3} {(1 m) ^3}\ right)\ times left (100cm) ^3} {(1 m) ^3}\ right)\ times left (frac) c {9.81 m} {1 s^2}\ right)\\ [4pt] =( 0.760 m)\ left (13.600 kg/m^3\ right)\ left (9.81 m/s^2\ right) =1.01\ times 10^5 kg/ms^2=1.01\ times 10^5 N/m^2\\ [4pt] =1,01 lần 10^5 N/m^2\\ [4pt]
=1,01\ lần 10^5 N/m^2\\ [4pt] =1,01\ lần 10^5 N/m^2\\ [4pt] =1,01\ lần 10^5 N/m ^ 2\\ [4pt] =1,01\ lần 10^5 N/m ^ 2\\ [4pt] =1,01\ lần 10^5 Pa\ end {gathered}\nonumber\]
Tính chiều cao của một cột nước ở 25° C tương ứng với áp suất khí quyển bình thường. Khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ này là 1,0 g/cm 3.
- Câu trả lời
-
10.3 m
Áp kế là một thiết bị tương tự như phong vũ biểu có thể được sử dụng để đo áp suất của khí bị mắc kẹt trong bình chứa. Áp kế đóng là một ống hình chữ U với một cánh tay khép kín, một cánh tay kết nối với khí cần đo và một chất lỏng không bay hơi (thường là thủy ngân) ở giữa. Như với phong vũ biểu, khoảng cách giữa các mức chất lỏng trong hai nhánh của ống (h trong sơ đồ) tỷ lệ thuận với áp suất của khí trong bình chứa. Một áp kế đầu mở (Hình\(\PageIndex{4}\)) giống như một áp kế đóng, nhưng một trong các cánh tay của nó mở ra bầu khí quyển. Trong trường hợp này, khoảng cách giữa các mức chất lỏng tương ứng với sự chênh lệch áp suất giữa khí trong bình chứa và khí quyển.
Áp suất của một mẫu khí được đo bằng áp kế đóng, như được hiển thị ở bên phải. Chất lỏng trong áp kế là thủy ngân. Xác định áp suất của khí trong:
- torr
- Pa
- quán ba
Giải pháp
Áp suất của khí bằng một cột thủy ngân có chiều cao 26,4cm. (Áp suất ở đường ngang dưới cùng bằng nhau ở cả hai bên của ống. Áp suất bên trái là do khí và áp suất bên phải là do 26,4cmHg, hay thủy ngân.) Chúng ta có thể sử dụng phương trình \(p = hρg\) như trong Ví dụ\(\PageIndex{2}\), nhưng đơn giản hơn là chỉ chuyển đổi giữa các đơn vị bằng Bảng\(\PageIndex{1}\).
- \[26.4 em Hg_{ g } \times \frac{10 mm Hg_{ g }}{1 emHg } \times \frac{1 \text { torr }}{1 mm \Pi Hg }=264 \text { torr } \nonumber \]
- \[264 \text { torr } \times \frac{1 \text { atm }}{760 \text { torr }} \times \frac{101,325 Pa }{1 \text { atm }}=35,200 Pa \nonumber \]
- \[35,200 Pa \times \frac{1 bar }{100,000 Pa }=0.352 bar \nonumber \]
Áp suất của một mẫu khí được đo bằng áp kế đóng. Chất lỏng trong áp kế là thủy ngân. Xác định áp suất của khí trong:
- torr
- Pa
- quán ba
- Câu trả lời
-
(a) ~ 150 torr; (b) ~ 20.000 Pa; (c) ~ 0,20 bar
Áp suất của một mẫu khí được đo ở mực nước biển bằng áp kế Hg (thủy ngân) mở, như hình bên phải. Xác định áp suất của khí trong:
- mm Hg
- máy ATM
- kPa
Giải pháp
Áp suất của khí bằng áp suất thủy tĩnh do một cột thủy ngân có chiều cao 13,7cm cộng với áp suất của khí quyển ở mực nước biển. (Áp suất ở đường ngang dưới cùng bằng nhau ở cả hai bên của ống. Áp suất bên trái là do khí và áp suất bên phải là do 13,7cm Hg cộng với áp suất khí quyển.)
- Tính bằng mm Hg, đây là: 137 mm Hg + 760 mm Hg = 897 mm Hg
- \[897 mm Hg_{ g } \times \frac{1 atm }{760 mm Hg_{ g }}=1.18 atm \nonumber \]
- \[1.18 \text { atm } \times \frac{101.325 kPa }{1-20 \times 10^2 kPa }=1.20 \nonumber \]
Áp suất của một mẫu khí được đo ở mực nước biển bằng áp kế Hg mở, như hình bên phải. Xác định áp suất của khí trong:
- mm Hg
- máy ATM
- kPa
- Câu trả lời
-
(a) 642 mm Hg; (b) 0,845 atm; (c) 85,6 kPa
Huyết áp được đo bằng một thiết bị gọi là máy đo huyết áp (tiếng Hy Lạp sphy gmos = “xung”). Nó bao gồm một vòng bít bơm hơi để hạn chế lưu lượng máu, áp kế để đo áp suất và phương pháp xác định khi nào lưu lượng máu bắt đầu và khi nào nó bị cản trở (Hình). \(\PageIndex{5}\) Kể từ khi được phát minh vào năm 1881, nó đã là một thiết bị y tế thiết yếu. Có nhiều loại máy đo huyết áp: loại thủ công yêu cầu ống nghe và được sử dụng bởi các chuyên gia y tế; loại thủy ngân, được sử dụng khi yêu cầu độ chính xác cao nhất; loại cơ khí kém chính xác hơn; và những cái kỹ thuật số có thể được sử dụng với ít đào tạo nhưng có những hạn chế. Khi sử dụng máy đo huyết áp, vòng bít được đặt xung quanh cánh tay trên và phồng lên cho đến khi lưu lượng máu bị chặn hoàn toàn, sau đó từ từ được giải phóng. Khi tim đập, máu bị ép qua các động mạch gây ra sự gia tăng áp lực. Sự gia tăng áp suất mà tại đó lưu lượng máu bắt đầu là huyết áp tâm thu - áp suất đỉnh trong chu kỳ tim. Khi áp suất của vòng bít bằng với huyết áp tâm thu động mạch, máu chảy qua vòng bít, tạo ra âm thanh có thể nghe được bằng ống nghe. Tiếp theo là giảm áp lực khi tâm thất của tim chuẩn bị cho một nhịp đập khác. Khi áp suất vòng bít tiếp tục giảm, cuối cùng âm thanh không còn được nghe thấy nữa; đây là áp suất tâm trương - áp suất thấp nhất (giai đoạn nghỉ ngơi) trong chu kỳ tim. Các đơn vị huyết áp từ máy đo huyết áp tính theo milimét thủy ngân (mm Hg).
Trong suốt các thời đại, con người đã quan sát mây, gió và mưa, cố gắng phân biệt các mô hình và đưa ra dự đoán: khi nào là tốt nhất để trồng và thu hoạch; liệu nó có an toàn để bắt đầu một chuyến đi biển; và nhiều hơn nữa. Bây giờ chúng ta phải đối mặt với những thách thức phức tạp liên quan đến thời tiết và khí quyển sẽ có tác động lớn đến nền văn minh và hệ sinh thái của chúng ta. Một số ngành khoa học khác nhau sử dụng các nguyên tắc hóa học để giúp chúng ta hiểu rõ hơn về thời tiết, khí quyển và khí hậu. Đó là khí tượng học, khí hậu học và khoa học khí quyển. Khí tượng học là nghiên cứu về khí quyển, các hiện tượng khí quyển và các hiệu ứng khí quyển đối với thời tiết của trái đất. Các nhà khí tượng học tìm cách hiểu và dự đoán thời tiết trong ngắn hạn, có thể cứu sống và mang lại lợi ích cho nền kinh tế. Dự báo thời tiết (Hình\(\PageIndex{6}\)) là kết quả của hàng ngàn phép đo áp suất không khí, nhiệt độ và những thứ tương tự, được biên soạn, mô hình hóa và phân tích tại các trung tâm thời tiết trên toàn thế giới.
Về thời tiết, các hệ thống áp suất thấp xảy ra khi áp suất khí quyển bề mặt trái đất thấp hơn môi trường xung quanh: Không khí ẩm bốc lên và ngưng tụ, tạo ra mây. Sự di chuyển của độ ẩm và không khí trong các mặt trận thời tiết khác nhau thúc đẩy hầu hết các sự kiện thời tiết.
Bầu khí quyển là lớp khí bao quanh một hành tinh. Bầu khí quyển của Trái đất, dày khoảng 100—125 km, bao gồm khoảng 78,1% nitơ và 21,0% oxy, và có thể được chia nhỏ hơn thành các vùng thể hiện trong Hình \(\PageIndex{7}\) ngoại quyển (xa trái đất nhất, > 700 km so với mực nước biển), nhiệt quyển (80—700 km), tầng trung lưu (tầng thấp thứ hai của bầu khí quyển của chúng ta, 12—50 km) trên mực nước biển), và tầng đối lưu (lên đến 12 km so với mực nước biển, khoảng 80% bầu khí quyển của trái đất theo khối lượng và lớp nơi bắt nguồn của hầu hết các sự kiện thời tiết). Khi bạn đi cao hơn trong tầng đối lưu, mật độ không khí và nhiệt độ đều giảm.
Khí hậu học là nghiên cứu về khí hậu, điều kiện thời tiết trung bình trong thời gian dài, sử dụng dữ liệu khí quyển. Tuy nhiên, các nhà khí hậu học nghiên cứu các mô hình và hiệu ứng xảy ra trong nhiều thập kỷ, thế kỷ và thiên niên kỷ, thay vì các khung thời gian ngắn hơn của giờ, ngày và tuần như các nhà khí tượng học. Khoa học khí quyển là một lĩnh vực thậm chí còn rộng hơn, kết hợp khí tượng học, khí hậu học và các ngành khoa học khác nghiên cứu khí quyển.