Для определения превышения одной метеорологической станции над другой воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
pV = nRT,
где p - атмосферное давление, V - объем газа, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.
Из условия задачи у нас есть значения атмосферного давления и температуры для двух станций. Обозначим атмосферное давление первой станции как p1, атмосферное давление второй станции как p2, температуру первой станции как T1 и температуру второй станции как T2.
Таким образом, у нас есть следующие данные:
p1 = 744 мм
T1 = 10°C = 283 К (так как 0 °C = 273 К)
p2 = 760 мм
T2 = 18°C = 291 К
Объем V для двух станций здесь взят одинаковым, так как газ занимает одинаковый объем на обеих станциях.
Теперь мы можем записать уравнение состояния для обеих станций:
p1V = nRT1 (1)
p2V = nRT2 (2)
Для определения отношения V1 к V2, объемы можно сократить, так как они одинаковые.
p1V = nRT1 (3)
p2V = nRT2 (4)
Теперь мы можем поделить уравнения (3) и (4), чтобы получить отношение атмосферного давления на двух станциях:
p1/p2 = (nRT1) / (nRT2) = (T1/T2) (5)
Подставим известные значения в уравнение (5):
p1/p2 = (283 К) / (291 К) ≈ 0.9725
Так как атмосферное давление меньше на первой станции, оно тоже менее высокое на второй станции. Отношение давлений на двух станциях составляет около 0,9725.
Известно, что атмосферное давление пропорционально высоте подъема. Поэтому, если на второй станции наблюдается давление 760 мм (на уровне моря) и эта мера превышает давление на первой станции на 0,9725, то разница в высоте при двух станциях будет составлять разницу давления, умноженную на коэффициент пропорциональности высота-давление:
Δh = Δp × k,
где Δh - разница в высоте, Δp - разница в давлении, k - коэффициент пропорциональности высота-давление.
Коэффициент пропорциональности зависит от нескольких факторов, включая температуру, гравитационное поле и состав атмосферы. В данной задаче мы не знаем его значение, но можем использовать среднее значение для примерной оценки разницы в высоте.
Обычно коэффициент пропорциональности используют в метеорологии и называют "средней атмосферной температурой градиента". Этот коэффициент применяется для пропорционального учета влияния между давлением и высотой в атмосфере.
Согласно справочной литературе, среднее значение средней атмосферной температурной градиенты составляет около 0,12 °C на 100 м. Этот коэффициент может варьироваться в зависимости от ряда факторов, поэтому используется только для примерных расчетов.
Теперь мы можем подставить значения и рассчитать разницу в высоте между двумя станциями:
Δp = 760 мм - 744 мм ≈ 16 мм
k = 0,12 °C / 100 м
Δh = 16 мм × 0,12 °C / 100 м ≈ 0,0192 °C
Таким образом, превышение одной метеорологической станции над другой составляет примерно 0,0192 °C.