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深藏不露的大气压

2020-10-29张虎岗

关键词:水银柱托里玻璃管

作者简介:

张虎岗.高级教师.河北省优秀教师,曾获邢台市优质课一等奖、邢台市理科教师实验技能大赛一等奖.河北省名师工作室核心成员.

地球被一层厚厚的大气层包裹着,就像液体对浸在它里面的物体施加压强一祥,大气对漫在它里面的物体也有压强,这个压强叫作大气压强,简称大气压.自从呱呱落地的那一天起.我们就生活在大气压的海洋里.因此我们很容易忽略大气压的存在.那么,如何证实大气压的存在?又如何测量大气压的大小呢?利用大气压能做什么呢?

16匹马拉铜球:大气压的发现

1654年.德国的一位“科学发烧友”格里克在宽阔的广场上,给帝国国会和皇帝及众多市民表演了一场精彩的“大型科学秀”,如下页图1所示,他将一对直径约为50 cm的空心铜半球紧密地扣在一起.抽出球内的空气后.用马向相反的方向拉两个半球,直到每侧的马达到8匹时.两个半球才被分开.是什么让两个铜半球紧紧地挤在一起呢?没错,这就是大气压.因为格里克是马德堡市的市长.所以这个实验被称为马德堡半球实验,马德堡半球实验生动、直观地说明了大气压的存在.管中水银有托力:大气压大小的测量

早在1644年.意大利科学家托里拆利就利用玻璃管和水银测出了大气压大小的数值.即大气压的大小等于它托起的水银柱产生的压强.如图2所示.

为什么大气压的大小等于它托起的水银柱产生的压强呢?如图3所示,设想水银柱静止后.与水银槽中的水银面相平的玻璃管内的水银柱处有一个小液片AB.由于AB处于静止状态,因此它上、下表面所受的力是一对平衡力,向上受到大气压力,向下受到水银柱的压力.因为受力面积相同,所以AB上、下表面所受压强相等,即p大气=p水银= p东银gh.

托里拆利在实验中发现大气压可以支持760 mm高的水银柱,通常把这样大小的大气压叫作标准大气压.1标准大气压p0=p水银gh=1.36x104kg/m3x9.8 N/kgx0.76 m=1.013x105Pa≈1×10s Pa.在托里拆利实验中.大气压支持着玻璃管内的水银柱.水银柱的竖直高度与管子粗细、槽内水银多少、玻璃管是否倾斜均无关.如果玻璃管中混入少量的空气.它就会产生一定压强,使管内、外水银面高度差减小,导致测量结果低于正常值.

是吸是压说分明:大气压的应用

研究发现.大气压与空气的密度有關,离地面越高的地方,空气越稀薄,大气压越小.另外,大气压还与季节、天气有关.在同一地点,冬季比夏季大气压高.晴天比阴天大气压高.

大气压还会影响液体的沸点.大气压越低,液体的沸点越低.

人之所以感觉不到大气压的存在,是因为在正常情况下,人体内压强与大气压相等.当人吸气时,肺部扩张,肺腔体积变大,肺内气压变小,小于外界大气压,外界新鲜空气被大气压压人体内;当人呼气时,肺部收缩,肺腔体积变小.肺内气压变大,大于外界大气压.肺内废气被呼出体外.

在生活中,我们也在不知不觉地应用着大气压.例如,用吸管吸饮料时,吸管内气压变小,小于液面上的气压,因此饮料是被大气压“压”人吸管的.而不是我们把饮料“吸”入口中的.也就是说,生活中所谓的“吸”,其实大多是大气压“压”的结果.

责任编辑 蔡华杰

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