Именно этим и удобны безразмерные величины — они универсально используются с любыми системами единиц измерения.

Удельный вес газов намного меньше, чем жидкостей или твердых тел. Наиболее часто встречающийся газ — воздух — имеет удельный вес, равный при нормальных условиях 0,0013. Самый легкий газ — водород — имеет при нормальных условиях удельный вес, равный 0,00009. Примером очень плотного газа является вещество под названием «гексафторид урана», который при нормальных условиях является жидкостью, но если его слегка нагреть, то он переходит в газообразную форму с удельным весом, равным 0,031.

Таким образом, при нормальных условиях даже самые плотные газы обладают вдвое меньшей плотностью, чем наименее плотные жидкости или твердые тела, в то время как обычный газ, типа воздуха, имеет плотность, равную только ¹/₇₀₀ плотности наиболее обычной жидкости, типа воды, и только ¹/₂₀₀₀ плотности наиболее обычных твердых тел, типа камней, составляющих поверхность Земли.

Давление в газах

Газы обладают всеми свойствами жидкости, но в уменьшенной степени, как и могло бы ожидаться, принимая во внимание разницу в их плотности. Например, газы оказывают давление так же, как это делают жидкости, но для данной высоты столба газа давление значительно меньше, чем таковое для водяного столба той же высоты. Столб воздуха высотой в метр создаст давление на основание, равное всего лишь ¹/₇₀₀ давления такого же, метрового, водяного столба.

Однако мы живем на дне океана воздуха высотой во много миль. Его давление должно быть значительно, и это действительно так; давление воздуха эквивалентно давлению, которое произвел бы водяной столб высотой в десять метров. Впервые это давление было измерено итальянским физиком Эванджелистой Торричелли (1608–1647) в 1644 году.

Торричелли взял длинную трубку, закрытую с одного конца, и заполнил ее ртутью. Затем он перевернул ее вверх ногами, опустив открытый конец в чашку с ртутью. Под воздействием направленной вниз силы тяжести ртуть частично вылилась из трубки. Однако на поверхность ртути в чашке действовало давление атмосферы, представлявшее собой противосилу. Это давление было передано во всех направлениях, в пределах тела ртути (согласно принципу Паскаля), включая давление вверх ртути, находящейся в трубке.

По мере того как ртуть выливалась из трубки, масса ртутного столба и поэтому величина давления, вызванного силой тяжести, уменьшалась, пока оно просто не сравнялось с силой восходящего давления, вызванного давлением атмосферы на поверхность ртути в чашке. В этой точке силы уравновесились, а значит, ртуть больше не перемещалась. Столб ртути, который остался, выдерживал давление (из-за своего веса), равное давлению атмосферы (из-за ее веса). Полный вес атмосферы, конечно, во много миллионов раз больше, чем полный вес ртути, но нас здесь, как вы помните, больше всего интересует давление на единицу площади.

Оказывается, что давление атмосферы на уровне моря равно таковому ртутного столба высотой примерно 30 дюймов (или 76 сантиметров); Торричелли, в действительности, изобрел барометр. Атмосферное давление часто измеряется, особенно метеорологами, в дюймах ртутного столба или в сантиметрах ртутного столба, обычно сокращенно пишут «in Hg» или «см Hg» соответственно. Естественно было установить, что 30 in Hg, или 76 см Hg, равняется одной «атмосфере». Миллиметр ртутного столба (мм Hg) был назван в честь великого физика «1 торричелли», так что можно сказать, что одна атмосфера равна 760 торричелли.

Атмосферное давление может быть измерено так же, как давление веса на площадь поверхности. В таком случае нормальное атмосферное давление на уровне моря равно 14,7 фунта веса на квадратный дюйм, или 1033 грамма веса на квадратный сантиметр (г[w]/см²).