氣壓計(jì)是用來(lái)測(cè)量大氣壓強(qiáng)的儀器.你知道氣壓計(jì)的發(fā)明者是誰(shuí)嗎？他就是意大利物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家托里拆利（Evangelista Torricelli，1608-1647）.托里拆利于1608年10月15日出生在意大利華耶查城的一個(gè)貴族家庭，從小受到良好的數(shù)學(xué)教育，他天資聰慧，勤奮好學(xué)，在十七八歲時(shí)，就表現(xiàn)出卓越的數(shù)學(xué)才能.后來(lái)由于他很崇拜伽利略，精讀了伽利略的許多著作，受到了很大啟發(fā)，從此他又愛(ài)上了物理學(xué)，特別崇尚物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法.1641年托里拆利出版了《論重物的運(yùn)動(dòng)》一書(shū)，伽利略看到后非常欣賞他的卓越見(jiàn)解.經(jīng)他的老師卡斯德利推薦做了伽利略的助手.1642年伽利略逝世后，34歲的托里拆利接替伽利略擔(dān)任了佛羅倫薩學(xué)院物理學(xué)及數(shù)學(xué)教授，并被任命為宮廷首席數(shù)學(xué)家.從此他把主要精力都投入到大量的實(shí)驗(yàn)研究上，完成了被后來(lái)用他的名字命名的“托里拆利實(shí)驗(yàn)”，成為第一個(gè)測(cè)量出大氣壓強(qiáng)數(shù)值的科學(xué)家.1647年在他39歲生日之際，突然病倒，不久與世長(zhǎng)辭.在他短暫的一生中，托里拆利取得了多方面的杰出成就，贏得了很高的聲譽(yù)，成為17世紀(jì)西方一位頗負(fù)盛名的科學(xué)家.

著名的“托里拆利實(shí)驗(yàn)”

1643年，托里拆利在前人實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上受到啟發(fā)，選用密度較大的水銀（密度約是水的14倍）做實(shí)驗(yàn)，最終獲得了成功.他在一根長(zhǎng)度約為1米、一端封閉的玻璃管（后稱托里拆利管）內(nèi)灌滿水銀，然后用手指堵住管口，將其倒插進(jìn)裝有水銀的水銀槽里（如圖），放開(kāi)手指后，可看到原來(lái)充滿玻璃管的水銀柱迅速下降，并停留在一定的高度處，頂部讓出了空間.為了進(jìn)一步證實(shí)管中水銀柱上部空間是真空，托里拆利又改進(jìn)了實(shí)驗(yàn).他在水銀槽中的水銀面上注入清水直到缸口，然后把玻璃管緩緩地向上提起，當(dāng)玻璃管管口提高到水銀和水的分界面以上時(shí)，管中的水銀便很快地瀉了出來(lái)，同時(shí)水猛然向上竄入管中，直至管頂.由此可見(jiàn)，原先管內(nèi)水銀柱上方部分確實(shí)是空無(wú)所有的真空.這是人類最早用人工方法獲得的真空，曾轟動(dòng)一時(shí)，人們把它叫做托里拆利真空.原先的水銀柱和現(xiàn)在的水柱都不是被“真空力”所吸引住的，而是被管外水銀面上的大氣重量所產(chǎn)生的壓力托住的.托里拆利在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：不管玻璃管的長(zhǎng)度如何、粗細(xì)如何，也不管玻璃管是處于豎直的還是傾斜的，管內(nèi)水銀柱（即管內(nèi)水銀液面到水銀槽中水銀液面）的豎直高度總是保持在760毫米左右.這就是著名的“托里拆利實(shí)驗(yàn)”.

氣壓計(jì)的發(fā)明

根據(jù)托里拆利實(shí)驗(yàn)原理，既然大氣壓可以托起一定高度的水銀柱，于是托里拆利就提出了可以利用水銀柱高度來(lái)測(cè)量大氣壓的大小.1644年，他同維維安尼合作，制成了世界上第一具水銀氣壓計(jì).由于這具水銀氣壓計(jì)直接用水銀柱高度來(lái)表示大氣壓的大小，后來(lái)人們把相當(dāng)于1毫米水銀柱高的壓強(qiáng)叫做1托里拆利，以紀(jì)念他的偉大貢獻(xiàn).托里拆利在實(shí)驗(yàn)研究中還發(fā)現(xiàn)，玻璃管中水銀柱的高度會(huì)隨地面的高度、天氣的陰晴及氣溫的變化而變化，由此得出大氣壓強(qiáng)也是隨著高度、陰晴及氣溫的變化而變化的結(jié)論.使人們認(rèn)識(shí)到天氣的陰晴與大氣壓的變化存在一定的因果關(guān)系，利用氣壓計(jì)觀測(cè)大氣壓強(qiáng)的變化就可以進(jìn)行天氣預(yù)報(bào).當(dāng)氣壓計(jì)中的水銀柱下降時(shí)，往往預(yù)示著陰雨天氣的到來(lái)；反之，當(dāng)氣壓計(jì)中的水銀柱上升時(shí)，天氣將轉(zhuǎn)晴，故而氣壓計(jì)又被叫做“晴雨表”.氣壓計(jì)的發(fā)明具有重要的意義，它開(kāi)啟了定量測(cè)量大氣的研究方法，推動(dòng)了大氣科學(xué)的發(fā)展.

氣壓計(jì)的種類

氣壓計(jì)分為兩種：一種是水銀氣壓計(jì)，另一種是無(wú)液氣壓計(jì).

1.水銀氣壓計(jì) 它是根據(jù)托里拆利實(shí)驗(yàn)原理制成的，大氣壓強(qiáng)不同，托起的水銀柱高度就不同.下圖是實(shí)際應(yīng)用的一種“福廷式水銀氣壓計(jì)”，玻璃管底部的水銀槽是用一個(gè)皮囊所代替，并附有可以調(diào)準(zhǔn)的象牙針使其指示水銀面，在玻璃管外面加上一個(gè)金屬護(hù)套，套管上刻有量度水銀柱高度的刻度尺.在水銀槽頂上另裝一只象牙針，針尖正好位于管外刻度尺的零點(diǎn)，另用皮袋作為水銀槽底.使用時(shí)，輕轉(zhuǎn)皮袋下的螺旋，使槽內(nèi)水銀面恰好跟象牙針尖接觸（即與刻度尺的零點(diǎn)在同一水平線上），然后由管上刻度尺讀出水銀柱的高度，此高度示數(shù)即為當(dāng)時(shí)所測(cè)地方大氣壓的大小.大氣壓的單位可以直接用毫米水銀柱高表示，也可以使用國(guó)際單位制帕斯卡（Pa）作單位，如果測(cè)出的是水銀柱高h(yuǎn)，根據(jù)p=ρ汞gh公式計(jì)算出的數(shù)值就是以帕斯卡為單位的.當(dāng)然這個(gè)計(jì)算結(jié)果在制造氣壓計(jì)時(shí)就把它標(biāo)到氣壓計(jì)上了，通過(guò)水銀面對(duì)準(zhǔn)的刻度，就可以知道大氣壓強(qiáng)的大小了.

水銀氣壓計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是體積較大、攜帶不方便、易損壞.多用于實(shí)驗(yàn)測(cè)量、氣象觀測(cè)等.

2.無(wú)液氣壓計(jì) 無(wú)液氣壓計(jì)最常見(jiàn)的一種就是金屬盒氣壓計(jì)，它主要是由表面帶有波紋狀的真空金屬盒、杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及指針等部分組成，如下圖所示.金屬盒氣壓計(jì)的工作原理是：以彈性材料做成的薄膜真空金屬盒作為感應(yīng)元件，它將大氣壓強(qiáng)作用在空盒上的壓力轉(zhuǎn)換成空盒的彈性軸向位移，通過(guò)杠桿和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳給指針，使指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).為了不使金屬盒被大氣壓所壓扁，用彈性鋼片向外拉著它.當(dāng)大氣壓強(qiáng)增大時(shí)，盒蓋就向內(nèi)凹進(jìn)去一些，彈性鋼片就帶動(dòng)指針沿順時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn).指針順時(shí)針偏轉(zhuǎn)角度越大，說(shuō)明大氣壓升高變化量就越大.當(dāng)大氣壓強(qiáng)減小時(shí)，彈性鋼片就把盒蓋向外拉起來(lái)一些，這時(shí)彈性鋼片又帶動(dòng)指針沿逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn).指針逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)角度越大，說(shuō)明大氣壓降低的變化量就越大.當(dāng)空盒的彈性應(yīng)力與大氣壓力相平衡時(shí)，指針就停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)指針下面刻度盤上的示數(shù)，就是當(dāng)時(shí)大氣壓強(qiáng)的值.如果在無(wú)液氣壓計(jì)的刻度盤上標(biāo)的不是大氣壓的值，而是高度，于是就改裝成了航空及登山用的高度計(jì).

它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便、體積小便于攜帶，但缺點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確.多用于登山測(cè)量、飛機(jī)的高度計(jì)等.

自制簡(jiǎn)易氣壓計(jì)

如下圖所示，在玻璃瓶中裝入一些紅顏色的水，再取一根兩端開(kāi)口的細(xì)玻璃管，在它上面畫上刻度，使玻璃管穿過(guò)橡皮塞插入水中并塞緊瓶塞，從管子上端吹入少量氣體，使細(xì)玻璃管中的紅色水柱上升到瓶塞以上的某條刻度位置，就制成了一個(gè)簡(jiǎn)易氣壓計(jì).可以把它作為“晴雨表”使用：若玻璃管內(nèi)的水柱上升，則表明大氣壓強(qiáng)降低，預(yù)示著陰雨天氣來(lái)臨；若玻璃管內(nèi)的水柱下降，則表明大氣壓強(qiáng)升高，預(yù)示著天氣將轉(zhuǎn)晴.若把氣壓計(jì)從山腳帶到山頂上，玻璃管內(nèi)的水柱就會(huì)升高，反之就會(huì)下降.通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們?cè)俳o它標(biāo)上高度值，還可以作為“高度計(jì)”使用，同學(xué)們不妨動(dòng)手制作一個(gè)吧！