فشار جو

[مسافر007]

فشار به عنوان نیرو بر واحد سطح تعریف می شود. فشار یک گاز برابر با نیرویی است که گاز به واحد سطح جدا از ظرف خود وارد می کند. واحد نیرو در SI ، اسحاق نیوتن است و واحد فشار یک واحد فرعی SI است که یک اسحاق نیوتن بر متر مربع می باشد که در کنفرانس عمومی اوزان و مقادیر ، نام پاسکال بر آن پذیرفته شد. ولی شیمیدانها معمولا فشار گاز را در ارتباط با فشار جو اندازه گیری می کنند.

اتمسفر (یا جو) بر سطح زمین فشار وارد می کند. دستگاهی که برای اندازه گیری فشار جو به کار می رود هواسنج نامیده می شود.این دستگاه اولین بار بوسیله اوان جلیستاتوریچلی ، شاگرد گالیله، اختراع شد. برای تهیه این دستگاه ، لوله طویلی را که یک طرف آن مسدود است از جیوه پر می کنیم و آن را واژگون در یک ظرف جیوه در باز قرار می دهیم. اگر لوله به قدر کافی بلند باشد، جیوه در لوله پایین می آید ولی از آن کاملا خارج نمی شود. فشار جو که بر سطح جیوه درون ظرف وارد می شود، ستونی از جیوه را داخل لوله نگه می دارد.بر سطح بالای جیوه درون لوله عملا فشاری وارد نمی شود و چون جیوه در دمای معمولی چندان فرار نیست، مقدار بخار جیوه در فضای بالای جیوه مایع درون لوله اندک است و هوای آن نیز خارج شده است. خلائی که به این ترتیب حاصل می شود، خلاءتوریچلی نامیده می شود. بنابراین ، فشار درون لوله بالاتر از سطح مرجع ، تنها مربوط به وزن ستون جیوه است. این فشار برابر فشار جو است که خارج لوله و بالای سطح مرجع وجود دارد.

ارتفاع جیوه درون لوله به عنوان میزانی از فشار جو به کار می رود. گفتیم که فشار عبارت از نیرویی است که بر واحد سطح وارد می شود. بنابراین ، سطح مقطع لوله خواه نسبتا بزرگ و خواه کوچک باشد، یک فشار جو معین، جیوه درون لوله را در یک ارتفاع نگه می دارد.

وقتی که فشار عادی جو در سطح دریا اندازه گیری می شود ارتفاع ستون جیوه 76 سانتی متر ، یا 760 میلی متر خواهد بود. اتمسفر استاندارد(atm) در ابتدا بر حسب این شرایط تعریف شده است. تور (torr که از نام توریچلی گرفته شده) فشار هم ارز 1 میلی متر جیوه است و 1atm برابر 760 تور است.اتمسفر استاندارد امروزه به صورت فشاری برابر با pa101325 تعریف می شود و کمیته بین المللی اوزان و مقادیر توصیه می کند که از تور استفاده نشود. در برخی موارد آسانتر آن است که میلی متر جیوه یا تور به کار برده شود (که در صورت لزوم باید به اتمسفر تبدیل گردد). مثلا ، فشار بخار مایعات معمولا بر حسب میلی متر جیوه ،یا تور ثبت می شود. یه طور کلی ، فشارهای پایین بر حسب واحد کوچک فشار مانند تور، آسانتر بیان می شوند. همچنین وقتی که فشار گاز به وسیله هواسنج اندازه گیری می شود، استفاده از میلی متر جیوه ، یا تور ، آسانتر است.

فشار سنج که وسیله ای برای اندازه گیری فشار نمونه ای از گاز است، پس از هواسنج ساخته شده است. بازوی راست فشار سنج باز و مرتبط با جو است. بنابران، بر سطح جیوه در این بازو فشار جو وارد می شود. بازوی سمت چپ به یک محفظه گاز متصل است که از طریق آن، فشار نمونه گاز بر جیوه وارد می شود. چون سطح جیوه در بازوی چپ پایین تر از سطح آن در بازوی راست است، بنابراین، این حالت بیانگر آن است که در آن ، فشار گاز بیشتر از فشار جو است. اگر فشار گاز برابر فشار جو باشد، سطح جیوه در هر دو بازوی لوله U شکل، یکسان خواهد بود. در آزمایش مربوطه ، تفاوت ارتفاع بین دو سطح جیوه (بر حسب mm جیوه) باید به فشار جو (بر حسب میلی متر جیوه،یا تور) اضافه شود تا فشار گاز (بر حسب میلی متر جیوه، یا تور) به دست آید. این فشار کل را با تقسیم آن به 760، می توان به اتمسفر تبدیل کرد. اگر فشار گاز کمتر از فشار جو باشد، جیوه در بازوی چپ بالاتر از بازوی راست خواهد ایستاد. در این صورت باید تفاوت ارتفاع را از فشار جو کم کنیم.


منبع: رشد