作者簡介:
張虎崗.高級教師.河北省優(yōu)秀教師,曾獲邢臺市優(yōu)質課一等獎、邢臺市理科教師實驗技能大賽一等獎.河北省名師工作室核心成員.
地球被一層厚厚的大氣層包裹著,就像液體對浸在它里面的物體施加壓強一祥,大氣對漫在它里面的物體也有壓強,這個壓強叫作大氣壓強,簡稱大氣壓.自從呱呱落地的那一天起.我們就生活在大氣壓的海洋里.因此我們很容易忽略大氣壓的存在.那么,如何證實大氣壓的存在?又如何測量大氣壓的大小呢?利用大氣壓能做什么呢?
16匹馬拉銅球:大氣壓的發(fā)現(xiàn)
1654年.德國的一位“科學發(fā)燒友”格里克在寬闊的廣場上,給帝國國會和皇帝及眾多市民表演了一場精彩的“大型科學秀”,如下頁圖1所示,他將一對直徑約為50 cm的空心銅半球緊密地扣在一起.抽出球內的空氣后.用馬向相反的方向拉兩個半球,直到每側的馬達到8匹時.兩個半球才被分開.是什么讓兩個銅半球緊緊地擠在一起呢?沒錯,這就是大氣壓.因為格里克是馬德堡市的市長.所以這個實驗被稱為馬德堡半球實驗,馬德堡半球實驗生動、直觀地說明了大氣壓的存在.管中水銀有托力:大氣壓大小的測量
早在1644年.意大利科學家托里拆利就利用玻璃管和水銀測出了大氣壓大小的數(shù)值.即大氣壓的大小等于它托起的水銀柱產生的壓強.如圖2所示.
為什么大氣壓的大小等于它托起的水銀柱產生的壓強呢?如圖3所示,設想水銀柱靜止后.與水銀槽中的水銀面相平的玻璃管內的水銀柱處有一個小液片AB.由于AB處于靜止狀態(tài),因此它上、下表面所受的力是一對平衡力,向上受到大氣壓力,向下受到水銀柱的壓力.因為受力面積相同,所以AB上、下表面所受壓強相等,即p大氣=p水銀= p東銀gh.
托里拆利在實驗中發(fā)現(xiàn)大氣壓可以支持760 mm高的水銀柱,通常把這樣大小的大氣壓叫作標準大氣壓.1標準大氣壓p0=p水銀gh=1.36x104kg/m3x9.8 N/kgx0.76 m=1.013x105Pa≈1×10s Pa.在托里拆利實驗中.大氣壓支持著玻璃管內的水銀柱.水銀柱的豎直高度與管子粗細、槽內水銀多少、玻璃管是否傾斜均無關.如果玻璃管中混入少量的空氣.它就會產生一定壓強,使管內、外水銀面高度差減小,導致測量結果低于正常值.
是吸是壓說分明:大氣壓的應用
研究發(fā)現(xiàn).大氣壓與空氣的密度有關,離地面越高的地方,空氣越稀薄,大氣壓越小.另外,大氣壓還與季節(jié)、天氣有關.在同一地點,冬季比夏季大氣壓高.晴天比陰天大氣壓高.
大氣壓還會影響液體的沸點.大氣壓越低,液體的沸點越低.
人之所以感覺不到大氣壓的存在,是因為在正常情況下,人體內壓強與大氣壓相等.當人吸氣時,肺部擴張,肺腔體積變大,肺內氣壓變小,小于外界大氣壓,外界新鮮空氣被大氣壓壓人體內;當人呼氣時,肺部收縮,肺腔體積變小.肺內氣壓變大,大于外界大氣壓.肺內廢氣被呼出體外.
在生活中,我們也在不知不覺地應用著大氣壓.例如,用吸管吸飲料時,吸管內氣壓變小,小于液面上的氣壓,因此飲料是被大氣壓“壓”人吸管的.而不是我們把飲料“吸”入口中的.也就是說,生活中所謂的“吸”,其實大多是大氣壓“壓”的結果.
責任編輯 蔡華杰