7.8 Η ατμοσφαιρική πίεση ελαττώνεται με το ύψος.

Είδαμε ότι στα υγρά η πίεση αυξάνεται με το βάθος. Αν το δούμε αντίστροφα, η πίεση τους μειώνεται από τον πυθμένα προς την ελεύθερη επιφάνεια. Εκεί, όμως, η μεταβολή ακολουθούσε ευθεία γραμμή στο διάγραμμα πίεσης - βάθους (εικόνα 7.5).

Και στην ατμόσφαιρα η πίεση ελαττώνεται από τη βάση της αέριας στήλης (έδαφος) προς τα πάνω. Μόνο που τώρα η μεταβολή δίνει καμπύλη στο διάγραμμα πίεσης (p) - ύψους (h). Αυτό συμβαίνει, επειδή η πυκνότητα του αέρα δεν είναι σταθερή με την αύξηση του ύψους, αφού ελαττώνεται, όσο ανεβαίνουμε. Στα υγρά, αντίθετα, θεωρήσαμε σταθερή πυκνότητα για όλο το υγρό. Η μεταβολή της ατμοσφαιρικής πίεσης με το ύψος φαίνεται στην εικόνα 7.29.

Εικόνα 7.29: Μεταβολή της ατμοσφαιρικής πίεσης με το ύψος

Η ελάττωση πίεσης και πυκνότητας του αέρα, όσο ψηλότερα βρισκόμαστε, έχει πολλές χαρακτηριστικές συνέπειες. Θυμηθείτε εκφράσεις όπως αυτές:

"Έχει καρδιοπάθεια και δεν πρέπει να μένει σε μέρη με μεγάλο υψόμετρο."

"Καθώς ανεβαίναμε στον Παρνασσό, βούλωσαν τα αφτιά μου."

"Η ορειβασία στα Ιμαλάια, πάνω από κάποιο υψόμετρο, γίνεται εξαιρετικά επίπονη για τον οργανισμό."

Αξίζει να αναφερθούν λίγες από τις χαρακτηριστικές εφαρμογές της αεροστατικής:

Εικόνα 7.30: Το ιατρικό πιεσόμετρο

Το ιατρικό πιεσόμετρο (εικ. 7.30). Αξιοποιείται για τη μέτρηση της αρτηριακής υπερπίεσης (όπως σχολιάσαμε και για τον αέρα στα ελαστικά). Ο αεροθάλαμος τοποθετείται σταθερά στο βραχίονα του χεριού (αριστερού, ώστε να εξετάζεται αρτηρία κοντά στην καρδιά). Με το συμπιεστή Σ γεμίζουμε τον αεροθάλαμο έως ότου η πίεση να μην επιτρέπει στο σφυγμό να ακούγεται στον καρπό του χεριού. Αφαιρούμε, μετά, αέρα με πολύ μικρό ρυθμό με τη βοήθεια του σφικτήρα. Κάποια στιγμή ακούγεται πάλι ο σφυγμός, και, τότε, μετράμε την αρτηριακή πίεση με τη βοήθεια στήλης Hg. Λέμε ότι μετρήσαμε τη "μεγάλη" πίεση, που θα πρέπει να είναι 10 - 12 cm Hg για τους νέους και 14 -15 cm Hg για τους μεσήλικες. Αν συνεχίσουμε την αφαίρεση του αέρα, ο σφυγμός κάποια στιγμή "ξαναχάνεται". Η πίεση που μετράμε τώρα, η "χαμηλή", λέγεται και πίεση καρδιάς. Ο εμπειρικός τύπος για τη μεγάλη p και τη μικρή πίεση είναι: [pic]. Αν δεν προκύψει τέτοιο ζευγάρι τιμών, ίσως πρέπει να συμβουλευτούμε γιατρό. (Εκτός αν μετρηθήκαμε σε στιγμή υπερέντασης ή αϋπνίας ή ύστερα από πολυφαγία).

Το σιφώνι (εικόνα 7.31): Χρησιμοποιείται για μεταγγίσεις μικρών ποσοτήτων υγρών. Αν το γεμίσουμε με υγρό από δοχείο και κλείσουμε με το δάκτυλο το πάνω άνοιγμα, παρατηρούμε μικρή πτώση της στάθμης, και μετά η εκροή σταματά. Αυτό σημαίνει ότι το υγρό σταμάτησε να πέφτει, όταν η συνισταμένη των δυνάμεων έγινε ίση με μηδέν. Οι δυνάμεις είναι: το βάρος της στήλης, η δύναμη από την ατμοσφαιρική πίεση ρ1 και η αντίστοιχη από την πίεση p2 του παγιδευμένου αέρα.

Αν πάτε για ανάλυση αίματος, θα δείτε το μικροβιολόγο να τοποθετεί με σιφώνι σε γυάλινη πλάκα λίγο από το αίμα που σας αφαίρεσε. Ανοιγοκλείνοντας το πάνω άκρο ρυθμίζει την ποσότητα του υγρού που θέλει. Το σιφώνι, τότε, λέγεται σταγονόμετρο.

Εικόνα 7.31: Το σιφώνι

Ο σίφωνας (εικόνα 7.32): Με αυτόν μπορούμε να μεταγγίσουμε μεγαλύτερες ποσότητες υγρού απ' ότι με το σιφώνι. Στο σίφωνα, όμως, πρέπει να προηγηθεί τράβηγμα του αέρα με το στόμα. Ύστερα όλα εξελίσσονται ομαλά. Η εκροή συνεχίζεται έως ότου οι πιέσεις στο ανώτατο σημείο του σωλήνα γίνουν ίσες. Όσο ρέει το υγρό, το ύψος h1 στον τροφοδότη Τ μεγαλώνει, άρα η πίεση από αριστερά (pα –εh1) μικραίνει. Συγχρόνως μικραίνει το ύψος h2 στον υποδοχέα Υ, άρα η πίεση από δεξιά (pα - εh2) μεγαλώνει. Κάποια στιγμή οι δυο πιέσεις γίνονται ίσες και η εκροή σταματά.

Εικόνα 7.32: Ο σίφωνας

Η ιατρική σύριγγα (εικόνα 7.33): Ας μην αναφέρουμε που χρησιμοποιείται, επειδή κάποιοι φοβούνται τα "τσιμπήματα"! Πάντως, το ανέβασμα του εμβόλου δίνει διέξοδο στο διαλυμένο αέρα να κινηθεί προς τα πάνω. Όσο μεγαλώνει ο όγκος του, μικραίνει η πίεση και το υγρό επωφελείται ανεβάζοντας τη στάθμη του. Το αντίθετο γίνεται στο κατέβασμα του εμβόλου.

Εικόνα 7.33: Η ιατρική σύριγγα

Ο πυροσβεστήρας (εικόνα 7.34): Ο τύπος της εικόνας χρησιμοποιείται σε κλειστούς χώρους (σπίτια, αυτοκίνητα κτλ.). Με απότομο κτύπημα στο κάλυμμα Κ ανοίγει το στόμιο της φιάλης με διοξείδιο του άνθρακα σε μεγάλη πίεση. Το υγρό, συνήθως διάλυμα αλατούχο, εκσφενδονίζεται με μορφή φλέβας.

Εικόνα 7.34: Ο πυροσβεστήρας

Εικόνα 7.35: Ανοιχτό και κλειστό μανόμετρο.