آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
با بالا رفتن از کوه فشار هوا چه می‌شه؟
روی زمین، فشار هوا نزدیک به ۱۰۱ کیلوپاسکاله. هرچه بالاتر بری، هوای کم‌تری بالای سرت می‌مونه؛ حدس بزن فشار در ارتفاع‌های مختلف چه‌قدر پایین می‌آد.
آزمایش رو شروع کنارتفاع رو برحسب متر تغییر بده و اجرا رو بزن. مدل دمای هوا رو ۲۸۸ کلوین ثابت می‌گیره؛ نقطه‌ی جوش هم با یک تقریب خطی حساب می‌شه، پس آن رو اندازه‌گیری دقیق کوهستانی ندون.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
نقطه‌ی شروع، سطح دریا
ارتفاع رو روی صفر متر بگذار و اجرا کن. فشار و نقطه‌ی جوش نمایش‌داده‌شده رو یادداشت کن.
حدست چیه؟ در سطح دریا، مدل چه فشاری رو برای هوا در نظر می‌گیره؟
توضیح نتیجه رو ببین
فشار ۱۰۱٫۳ کیلوپاسکاله و برآورد نقطه‌ی جوش ۳۷۳٫۱ کلوینه. این نقطه‌ی شروعِ فرمول ویجته؛ مقدار جوش با یک قاعده‌ی ساده از فشار تخمین زده می‌شه.
فشار در ده‌هزار متر
ارتفاع رو به ۱۰٬۰۰۰ متر برسون و دوباره اجرا کن. فشار رو با سطح دریا مقایسه کن.
حدست چیه؟ فشار نصف می‌شه، کم‌تر از نصف یا بیش‌تر از نصف؟
توضیح نتیجه رو ببین
فشار مدل حدود ۳۰٫۹ کیلوپاسکاله؛ یعنی کم‌تر از یک‌سوم مقدار سطح دریاست. افت فشار در این فرمول خطی نیست و با ارتفاع به‌شکل نمایی کم می‌شه.
ارتفاع رو دو برابر کن
ارتفاع رو از ۱۰٬۰۰۰ به ۲۰٬۰۰۰ متر برسون و اجرا کن. فشار و برآورد نقطه‌ی جوش رو با آزمایش قبل بسنج.
حدست چیه؟ با دو برابر شدن ارتفاع، فشار هم نصف می‌شه؟
توضیح نتیجه رو ببین
فشار به حدود ۹٫۴ کیلوپاسکال می‌رسه، نه نصفِ ۳۰٫۹. برآورد خطی ویجت برای نقطه‌ی جوش حدود ۳۴۵٫۵ کلوینه؛ چون این تقریب در فاصله‌ی زیاد از فشار عادی ادامه داده شده، آن رو پیش‌بینی دقیق آب در این ارتفاع حساب نکن.
پشت این حرکت چه خبره؟
چرا فشار با ارتفاع نمایی کم می‌شه؟
P(h) = P_0*exp(-M*g*h/(R*T_0))
هرچه بالاتر بری، هوای بالای سرت کم‌تر می‌شه و فشار پایین می‌آد. در مدلِ دمای ثابت، فشار با یک تابع نمایی از ارتفاع تغییر می‌کنه؛ هر مقدار ارتفاع اضافه، درصد مشابهی از فشار باقی‌مانده رو کم می‌کنه.
فرض‌های محاسبه‌ی فشار
P_0 = 101.3 kPa; T_0 = 288 K
این فرمول فشار سطح دریا رو ۱۰۱٫۳ کیلوپاسکال، دمای هوا رو ۲۸۸ کلوین و جرم مولی هوا رو ۰٫۰۲۹ کیلوگرم بر مول می‌گیره. در واقعیت، دما و ترکیب هوا با شرایط جوی و ارتفاع تغییر می‌کنن؛ این مدل آن تغییرها رو حساب نمی‌کنه.
نقطه‌ی جوش هم به فشار وابسته است
T_b = max(273, 373 - 0.3*(101-P))
با پایین آمدن فشار، آب در دمای پایین‌تری به جوش می‌آد. ولی این ویجت رابطه‌ی نقطه‌ی جوش و فشار رو خطی و تقریبی می‌گیره و دما رو دست‌کم روی ۲۷۳ کلوین محدود می‌کنه؛ پس این خروجی برای ارتفاع‌های زیاد فقط سرنخ مدل است.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا فشار هوا در ارتفاع کم‌تر می‌شه؟
چون در ارتفاع بالاتر، هوای کم‌تری بالای سرته و وزن ستون هوا پایین می‌آد. این مدل، با ثابت گرفتن دمای هوا، کاهش فشار رو نمایی حساب می‌کنه؛ فشار و نقطه‌ی جوش رو تخمین ساده بخون، نه اندازه‌گیری دقیق شرایط واقعی.
سؤال‌های رایج
چرا فشار با دو برابر شدن ارتفاع نصف نمی‌شه؟
چون رابطه‌ی مدل با ارتفاع خطی نیست؛ در فرمول نمایی، هر افزایش ارتفاع فشار باقی‌مانده رو با یک نسبت کم می‌کنه. پس ارتفاع دوبرابر لزوماً به معنی نصف شدن فشار نیست.
آیا مدل سرد شدن هوا در ارتفاع رو حساب می‌کنه؟
نه. دما رو روی ۲۸۸ کلوین ثابت می‌گیره تا محاسبه ساده بمونه. در جو واقعی دما با ارتفاع و شرایط آب‌وهوایی عوض می‌شه، پس فشار واقعی می‌تونه فرق داشته باشه.
عدد نقطه‌ی جوش آب در ارتفاع زیاد دقیق است؟
نه. این ابزار نقطه‌ی جوش رو از یک رابطه‌ی خطی ساده بین فشار و دما تخمین می‌زنه. برای فشارهای خیلی پایین، این تقریب دقیق نیست؛ خروجی رو نتیجه‌ی مدل آموزشی بدون.
فشار با چه واحدی نشان داده می‌شه؟
کیلوپاسکال. یک کیلوپاسکال برابر هزار پاسکاله؛ مقدار سطح دریا در این مدل ۱۰۱٫۳ کیلوپاسکال در نظر گرفته شده.