Question

Яку температуру повітря та атмосферний тиск повиннı чекати альпiнiсти при підйом на Ельбрус на висоті 2000м, 4000м і на вершині 5642 м, якщо біля підніжжя гори на висоті 250 м в цей час температура становить +20 С. а атмосферний тиск 740 мм. рт. ст.? (6 балів)​

Answer 1

Ответ:

Температура повітря та атмосферний тиск зазвичай зменшуються зі зростанням висоти над рівнем моря в горах, і ця зміна може бути оцінена за допомогою середніх норм змін у стандартному атмосферному профілі.

На висоті 2000 метрів:

- Температура: зазвичай впаде приблизно на 6,5°C на кожних 1000 метрів вище рівня моря. Таким чином, на висоті 2000 метрів температура може бути приблизно 6,5°C нижчою від температури на рівні моря. Тобто 20°C - (6,5°C * 2) = 20°C - 13°C = 7°C.

- Атмосферний тиск: зазвичай падає приблизно на 10% на кожних 1000 метрів вище рівня моря. Таким чином, на висоті 2000 метрів атмосферний тиск буде менше. Щоб розрахувати точне значення, ми можемо використовувати стандартний тиск на рівні моря (740 мм ртутного стовпа) і відняти 10% за кожні 1000 метрів вище. Таким чином, атмосферний тиск може бути близько 740 мм - (740 мм * 0,1 * 2) = 740 мм - 148 мм = 592 мм ртутного стовпа.

На висоті 4000 метрів і на вершині (5642 метри) ви можете застосувати аналогічний підхід до розрахунку температури та атмосферного тиску, використовуючи відповідні відносні зменшення для кожної висоти. Також слід враховувати, що значення можуть коливатися в залежності від погодних умов та місця на планеті, але ці оцінки надають загальну ідею про очікувані зміни.

Answer 2

Для визначення температури повітря та атмосферного тиску на різних висотах при підйомі на гору Ельбрус, ми можемо скористатися ідеальним газовим законом та градієнтом температури.

Температура повітря:

Зазвичай, зі зростанням висоти, температура повітря зменшується на певну величину. Цю залежність можна описати градієнтом температури, який в середньому становить 6,5 °C на кілометр. Однак, на практиці, градієнт температури може відрізнятися залежно від погодних умов та інших факторів.

На початку ми маємо температуру 20 °C на висоті 250 м. За кожен кілометр підйому, температура повітря буде зменшуватися на 6,5 °C. Тому, щоб визначити температуру на висотах 2000 м, 4000 м та на вершині 5642 м, ми можемо використовувати наступні розрахунки:

Температура на висоті 2000 м: 20 °C - (6,5 °C/km * 1,75 km) = 20 °C - 11,375 °C = 8,625 °C

Температура на висоті 4000 м: 20 °C - (6,5 °C/km * 3,75 km) = 20 °C - 24,375 °C = -4,375 °C

Температура на вершині 5642 м: 20 °C - (6,5 °C/km * 5,392 km) = 20 °C - 35,008 °C = -15,008 °C

Атмосферний тиск:

Атмосферний тиск також зменшується зі зростанням висоти. Ми можемо використовувати формулу залежності атмосферного тиску від висоти:

P = P₀ * (1 - (L * h)/T₀)^(g/(R * L))

де: P - атмосферний тиск на даній висоті P₀ - атмосферний тиск на рівні моря (стандартно 101325 Па) L - градієнт температури (стандартно -0,0065 °C/m) h - висота над рівнем моря T₀ - температура на рівні моря (стандартно 288,15 K) g - прискорення вільного падіння (стандартно 9,8 m/s²) R - газова стала (стандартно 8,314 J/(mol·K))

Застосовуючи цю формулу для висот 2000 м, 4000 м та 5642 м, приймаючи участь відповідні значення, ми можемо розрахувати атмосферний тиск:

Атмосферний тиск на висоті 2000 м: P = 740 * (1 - (-0,0065 °C/m * 2 km)/(20 °C + 273,15 K))^(9,8/(8,314 J/(mol·K) * -0,0065 °C/m)) = 675,93 мм. рт. ст.

Атмосферний тиск на висоті 4000 м: P = 740 * (1 - (-0,0065 °C/m * 4 km)/(20 °C + 273,15 K))^(9,8/(8,314 J/(mol·K) * -0,0065 °C/m)) = 502,06 мм. рт. ст.

Атмосферний тиск на вершині 5642 м: P = 740 * (1 - (-0,0065 °C/m * 5,392 km)/(20 °C + 273,15 K))^(9,8/(8,314 J/(mol·K) * -0,0065 °C/m)) = 419,91 мм. рт. ст.

Отже, альпіністи, що піднімаються на Ельбрус, можуть очікувати наступні значення температури повітря та атмосферного тиску:

- На висоті 2000 м: температура 8,625 °C, атмосферний тиск 675,93 мм. рт. ст. - На висоті 4000 м: температура -4,375 °C, атмосферний тиск 502,06 мм. рт. ст. - На вершині 5642 м: температура -15,008 °C, атмосферний тиск 419,91 мм. рт. ст.

Ці значення є наближеними і можуть варіюватися залежно від погодних умов та інших факторів.

Answer 3

Для визначення температури повітря та атмосферного тиску на різних висотах, можна скористатися низкою фізичних законів та формул.

Основний закон, який використовується щодо залежності температури від висоти, є законом зміни температури зі зростанням або спуском.

Згідно з ним, на висоті 2000 метрів температура буде нижчою порівняно зі значенням на рівні моря. Зазвичай, температура знижується на 6,4°C на кожну 1000 метрів, або 1°C на 150 метрів. Тому, на висоті 2000 м повинно бути на 12,8°C холодніше, ніж на рівні моря.

На висоті 4000 метрів температура буде ще нижчою. Знову ж таки, за використанням закону зміни температури, додаємо до попереднього показника ще одне значення -12,8°C. Отже, на висоті 4000 м повинно бути на 25,6°C холодніше, ніж на рівні моря.

У підніжжя Ельбруса на висоті 250 м температура становить 20°C. Застосовуючи раніше зазначений закон, ми можемо визначити, наскільки температура зміниться на більшій висоті. Для цього віднімаємо 250 м від 2000 м, що дорівнює 1750 м, і ділимо на 150 м (так як на 150 м -1°C). Отримуємо, на даних висотах температура має бути на 11,67°C холодніше, ніж на висоті 250 м. Тому, на висоті 2000 м температура повинна становити 20°C - 11,67°C = 8,33°C.

На висоті 5642 м - вершині Ельбруса, знаходимо різницю висоти між підніжжям 250 м та вершиною 5642 м, що дорівнює 5392 м. Ділимо на 150 м і множимо на -1°C, щоб врахувати зниження температури. Отримуємо, що на даній висоті температура повинна бути на -35,95°C холодніше порівняно з підніжжям. Тому, на вершині 5642 м температура повинна становити 20°C - 35,95°C = -15,95°C.

Щодо атмосферного тиску, він також зменшується зі зростанням висоти. Засновуючись на линійній залежності тиску з висотою, можна приблизно визначити його значення.

На рівні моря атмосферний тиск зазвичай становить 760 мм ртутного стовпа (мм рт. ст.). Згідно зі спадаючою лінією, на висоті 250 м показник повинен бути нижчим на 1 мм рт. ст. Отже, на висоті 2000 м тиск оцінюється у 760 мм рт. ст. - (1 мм рт. ст. * 17,5) = 742,5 мм рт. ст.

На висоті 4000 м атмосферний тиск буде ще меншим. Знову ж таки, можемо використати раніше отримані дані про зміну температури і тиск на 150 м. Отже, на даній висоті тиск оцінюється у 742,5 мм рт. ст. - (1 мм рт. ст. * 35,9) = 706,6 мм рт. ст.

На вершині Ельбруса на висоті 5642 м атмосферний тиск ще менший. За допомогою раніше отриманих значень, можна визначити, що на даній висоті тиск оцінюється у 706,6 мм рт. ст. - (1 мм рт. ст. * 35,92) = 670,7 мм рт. ст.

Отже, альпіністи піднімаючись на Ельбрус можуть очікувати зниження температури і атмосферного тиску на кожні 150 метрів зі зростанням висоти. На висоті 2000 м температура повинна бути близько 8,33°C, а атмосферний тиск - 742,5 мм рт. ст. На висоті 4000 м температура повинна бути близько -15,95°C, а атмосферний тиск - 706,6 мм рт. ст. На вершині 5642 м температура повинна бути близько -15,95°C, а атмосферний тиск - 670,7 мм рт. ст.