فشار بارومتریک چیست، فشار کل هوای خارج است که در مقایسه با خلاء کامل اندازه‌گیری می‌شود. فشار بسته به موقعیت جغرافیایی، ارتفاع و شرایط آب و هوایی تغییر می‌کند.
با هدف گزارش‌دهی در مورد آب و هوا، فشار بارومتریک معمولا با توجه به مقدار فشار در سطح دریا تنظیم می‌شود تا بتوان تمام موقعیت‌ها را مستقل از ارتفاع هر موقعیت از سطح دریا، مقایسه کرد.
کاربردهای فشار بارومتریک
اندازه‌گیری فشار هوای محیط در کاربردهای بسیاری از حوزه‌های تحقیق و صنعت انجام می‌شود.
مشهورترین کاربرد آن، به عنوان بارومتر برای نظارت بر آب و هوا است اما چندین اندازه‌گیری دیگر هم وجود دارد که از فشار بارومتریک بهره می‌برند، برخی از رایج‌ترین آن‌ها در ادامه مطلب آمده است.
هواشناسی و فشار بارومتریک
برای نظارت بر شرایط آب و هوایی در یک موقعیت خاص، اندازه‌گیری‌های بسیاری انجام می‌شود اما اندازه‌گیری فشار بارومتریک مهم‌ترین آن‌هاست چون به عنوان علامتی از شرایط کلی مورد استفاده قرار می‌گیرد:
- فشار بالا – آسمان آبی با دمای خیلی گرم در تابستان و دمای خیلی سرد در زمستان
- فشار کم – آسمان ابری با دمای ملایم‌تر در تابستان و زمستان
یک تغییر قابل توجه در فشار بارومتریک همچنین می‌تواند احتمال بارش را مشخص کند، چرا که ممکن است این تغییر به دلیل عبور جبهه‌ی هوای سرد یا گرم باشد.
برای اهداف هواشناسی، فشار اندازه‌گیری‌شده همیشه با مقدار معادل آن در ارتفاع سطح دریا تنظیم می‌شود تا مقادیر خوانده شده در هر موقعیتی را بتوان با یک مبنای ارتفاع مشترک مقایسه کرد.
تجزیه و تحلیل گاز
میزان دقیق غلظت ماده شیمیایی که در نمونه‌ی ترکیب گازی وجود دارد، وابسته به چند پارامتر فیزیکی است، که یکی از آن‌ها فشار اتمسفریک است.
یک تحلیل‌گر گاز عموما با اندازه‌گیری قدرت سیگنال بازگردانده شده توسط سنسور گاز، حضور یک ماده شیمیایی را تشخیص می‌دهد. برای تشخیص دقیق‌تر غلظت ماده شیمیایی، اندازه‌گیری ثانویه نیز مورد نیاز است، یکی از این اندازه‌گیری‌ها اصلاح چگالی هوا است که می‌توان آن را با اندازه‌گیری فشار محیط، دما و رطوبت تعیین کرد. به شرط ثابت بودن پارامترهای اندازه‌گیری‌شده‌ی دیگر، هر چقدر فشار در نمونه هوا بالاتر باشد، غلظت ماده شیمیایی پایین‌تر خواهد بود.
اندازه‌گیری سطح آب
اگر استفاده از فشار هیدرواستاتیک برای نظارت بر عمق یا سطح آب استفاده می‌کنید، خوانش باید برای هوای اتمسفریک وارد شده روی سطح آب جبران شود. یک روش برای انجام این کار، ایجاد مسیر تهویه در سمت دیگر دیافراگم حسگرِ فشار ستون آب است تا خوانش به شکل پیوسته و اتوماتیک جبران شود.
در برخی کاربردها ممکن نیست که یک مسیر تهویه ایجاد شود، در این موارد لازم است در فواصل زمانی تعیین‌شده، با استفاده از بارومتر، فشار هوای روی سطح به شکل مستقل اندازه‌گیری شود یا این فشار در موقعیت سنسور سطح آب از طریق خدمات هواشناسی محلی، تخمین زده شود.
فشار بارومتریک در ارتفاع‌سنجی
فشار هوای پیرامون، به دلیل وارد شدن گرانش زمین بر مولکول‌های هوایی که در اتمسفر زمین وجود دارند ایجاد می‌شود. اگر ارتفاع افزایش پیدا کند، فشار هوا کاهش پیدا می‌کند که به خاطر کاهش گرانش زمین است که دورتر از سطح زمین اندازه‌گیری شده است. ارتباط میان فشار هوا و ارتفاع توسط فرمول بارومتریک تعریف می‌شود.
این روش اندازه‌گیری ارتفاع به شکل گسترده در هوانوردی استفاده می‌شود و تمام انواع هواپیماهای موجود یک ابزار ارتفاع‌سنج در کابین خلبان دارند که از همین تکنیک اندازه‌گیری استفاده می‌کند.
اندازه‌گیری ارتفاع یکی از پارامترهای مورد نیاز برای آزمایش قطعات و اجزای هواپیماست که روی زمین داخل اتاق‌های آزمایش محیطی یا اقلیمی و در تست‌های پرواز انجام می‌شود، چون بسیاری از قطعات داخلی یک هواپیما در معرض فشار هوای بیرون قرار می‌گیرند.
رطوبت نسبی
درصد رطوبت در هوا با محاسبه‌ی رطوبت نسبی اندازه‌گیری می‌شود که تعریف آن، نسبت فشار نسبی بخار آب به فشار بخار اشباع شده هواست. به جایی که هوا اشباع می‌شود «نقطه شبنم» گفته می‌شود و رطوبت نسبی در این نقطه، همیشه ۱۰۰ درصد است.
هر تغییری در فشار هوا یا دما، تاثیری مستقیم روی رطوبت نسبی دارد. اگر دما روی یک مقدار ثابتی نگه داشته شود، با کاهش فشار هوا، رطوبت نسبی افزایش پیدا خواهد کرد.
تداخل‌سنجی
تداخل‌سنج‌های لیزری میکلسون برای اندازه‌گیری به شدت دقیق طول مورد استفاده قرار می‌گیرند که برای کالیبره کردن ماشین‌ابزار و دیگر دستگاه‌هایی که باید طول را با دقت بالا اندازه بگیرند مناسب است.
الگوی حاشیه تداخل ایجاد شده توسط تداخل‌سنج مستقیما با طول موج منبع نور لیزری استفاده شده مرتبط است. از آنجایی که نور لیزر مونوکروماتیک (تک‌رنگ) است و گسترش بسیار باریکی در طول موج دارد، ممکن است که یک مقیاس اندازه‌گیری طول با دقت بسیار بالا محقق شود.
طول موج نور بسته به نوع و چگالی سیالی که از آن عبور می‌کند متغیر است، در نتیجه دقت اندازه‌گیری یک تداخل‌سنج لیزری تحت تاثیر تغییرات طول موج لیزر (به خاطر تغییرات در چگالی هوا) قرار می‌گیرد. بخشی از محاسبه چگالی هوا، نظارت پیوسته بر تغییرات فشار هوای محیط است تا به اصلاح طول موج کمک شود.
فشار ورودی موتور
عملکرد موتور احتراق تحت تاثیر تغییرات فشار بارومتریک است. دلیل این مساله این است که قدرتی که موتور ارائه می‌کند، وابسته به مقدار ترکیب هوا/سوخت است که وارد محفظه احتراق موتور می‌شود. اگر چگالی هوا یا فشار آن افزایش پیدا کند، سوخت بیشتری می‌تواند با هوا ترکیب شود و در نتیجه قدرت بیشتری توسط موتور تولید می‌شود.
به همین دلیل است که عملکرد موتور در ارتفاعات بالاتر کاهش پیدا می‌کند، چون فشار هوا نسبتا کمتر است و به همین دلیل است که موتورهای دارای توربو که هوای ورودی را تحت فشار می‌گذارند، قدرت بیشتری تولید می‌کنند.
