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【摘要】本文所要研究的是大气压力的产生及其规律,并且讨论了大气压力与空气密度和海拔高度的关系。利用大气压力解释了生活中常见的几种现象。
【关键词】大气压力地心引力空气密度高度
1. 引言
地球表面覆盖有一层厚厚的由空气组成的大气层。在大气层中的物体,都要受到空气分子撞击产生的压力,这个压力称为大气压力。空气虽然看不见、摸不着,可是它产生的压力却在生活中随处可见。例如生活中的粘贴球、倒空气等有趣的现象。
2. 理论
2.1大气压力产生的原因。大气压力的产生是地球引力作用的结果,由于地球引力,大气被“吸”向地球,因而产生了压力,靠近地面处大气压力最大。气象科学上的气压,是指单位面积上所受大气柱的重量,也就是大气柱在单位面积上所施加的压力。
气象学中常用的气压单位有毫米汞柱和毫巴两种[1]:以单位面积的水银柱高度来表示气压的大小,表示为mmHg。例如气压为760毫米,就是表示当时的大气压强与760毫米高的水银柱所产生的压强相等。另一种是毫巴(mb)。它是用单位面积上所受大气柱压力大小来表示气压高低的单位。1毫巴=1000达因/平方厘米(1巴=1000毫巴;1达因=10-5牛顿)。因此,1毫巴就表示在1平方厘米面积上受到1000达因的力。760毫米汞柱=1013.25毫巴=1个标准大气压。
2.2大气压力的变化规律
气压是随大气高度而变化的[1]。海拔愈高,大气压力愈小;两地的海拔相差愈悬殊,其气压差也愈大。
大气柱的重量还受到密度变化的影响,空气的密度愈大,也就是单位体积内空气的质量愈多,其所产生的大气压力也愈大。
由于大气的质量愈近地面愈密集,愈向高空愈稀薄,所以气压随高度的变化值也是愈靠近地面愈大。例如在低层,每上升100米,气压便降低约10毫巴;在5~6公里的高空,每上升100米,气压降低约7毫巴;而到9~10公里的高空,每上升100米,气压便只降低约5毫巴了[1]。
气压无时无刻不在变化。在通常情况下,每天早晨气压上升,到下午气压下降;每年冬季气压最高,每年夏季气压最低。但有时候,如在一次寒潮影响时,气压会很快升高,但冷空气一过气压又慢慢降低。
3. 生活中实例分析
3.1粘贴球。粘贴球是在孩子们中玩的很流行的游戏。粘贴球就是由许多小皮碗簇拥在一起制作成的球。球抛出后落在橡皮盘上时挤出了皮碗里的空气,大气压将皮碗紧紧地压在盘上很难甩掉。(满水倒置、鸡蛋装进小瓶口的原理也是如此。)
3.2倒空气。在大脸盆里装上大半盆水,将一只玻璃杯浸在盆里,并使玻璃杯里装满水,然后把它倒扣在盆底下。将另一只玻璃杯底朝上,倒扣在水里,且不让它碰到盆底(你可以看到,水并没有涌进去,因为空气占据了玻璃杯里的全部空间)。把第一只杯子稍稍提起,将第二只玻璃杯挪到第一只玻璃杯跟前,使它稍微倾斜一点,让杯口从下面紧挨着第一只杯口。当你倾斜第二只玻璃杯时,里面的空气将化为气泡上升到第一只玻璃杯里,排挤出那里的水,第二只杯中的空气就这样“倒”入第一只杯中了。因为空气不易溶解于水,而且比水轻得多,第二只玻璃杯里的空气被周围的水和大气压进了第一只玻璃杯。
3.3神秘的乒乓球。用胶布把乒乓球粘在30厘米长的绳子的一端。拎着绳子的另一端,将乒乓球拿到自来水龙头下,拧开水龙头,让自来水冲在乒乓球上,然后慢慢地把绳子引向一侧,离开自来水。乒乓球会随着绳子离开自来水吗?不 ,乒乓球不仅没有离开水,反而好像被水“吸引”住了。很快,绳子就与自来水的水柱形成了一个角度。这是什么原因呢?原来冲在乒乓球上的水的压力,比周围空气的压力小得多。因此,大气压力不断地把乒乓球朝压力较小的区域里推。
3.4“撬不动”的纸。将薄木板(90cm×100cm)放在桌子上,留出10厘米长的木板露在桌子外边。然后把四张报纸叠放在桌子的部分木板上,用手抚平那几层报纸,使它们紧贴在木板和桌面上。然后用你的拳头或木棒,猛击露在桌外的那部分木板。这样,即使把薄木板击断了,报纸也不会飞到空中去。为什么呢?通过计算可知,一张普通报纸约0.2平方米,所受大气压力相当于2吨重物产生的压力。可见,在铺开的报纸上,空气能向它施加近2吨的压力 ,显然你是“撬不动”的。
4.总结
以上简单介绍了生活中的一些常见的现象,其实大气压力不仅在生活中有很多常见的例子,在工业上也有很广泛的运用,例如:活塞式抽水机、离心式水泵的工作。可见,大气压力与我们的生活真是息息相关。
参考文献
[1]包科达.物理学基础[M]. 北京:高等教育出版社, 2001.
【关键词】大气压力地心引力空气密度高度
1. 引言
地球表面覆盖有一层厚厚的由空气组成的大气层。在大气层中的物体,都要受到空气分子撞击产生的压力,这个压力称为大气压力。空气虽然看不见、摸不着,可是它产生的压力却在生活中随处可见。例如生活中的粘贴球、倒空气等有趣的现象。
2. 理论
2.1大气压力产生的原因。大气压力的产生是地球引力作用的结果,由于地球引力,大气被“吸”向地球,因而产生了压力,靠近地面处大气压力最大。气象科学上的气压,是指单位面积上所受大气柱的重量,也就是大气柱在单位面积上所施加的压力。
气象学中常用的气压单位有毫米汞柱和毫巴两种[1]:以单位面积的水银柱高度来表示气压的大小,表示为mmHg。例如气压为760毫米,就是表示当时的大气压强与760毫米高的水银柱所产生的压强相等。另一种是毫巴(mb)。它是用单位面积上所受大气柱压力大小来表示气压高低的单位。1毫巴=1000达因/平方厘米(1巴=1000毫巴;1达因=10-5牛顿)。因此,1毫巴就表示在1平方厘米面积上受到1000达因的力。760毫米汞柱=1013.25毫巴=1个标准大气压。
2.2大气压力的变化规律
气压是随大气高度而变化的[1]。海拔愈高,大气压力愈小;两地的海拔相差愈悬殊,其气压差也愈大。
大气柱的重量还受到密度变化的影响,空气的密度愈大,也就是单位体积内空气的质量愈多,其所产生的大气压力也愈大。
由于大气的质量愈近地面愈密集,愈向高空愈稀薄,所以气压随高度的变化值也是愈靠近地面愈大。例如在低层,每上升100米,气压便降低约10毫巴;在5~6公里的高空,每上升100米,气压降低约7毫巴;而到9~10公里的高空,每上升100米,气压便只降低约5毫巴了[1]。
气压无时无刻不在变化。在通常情况下,每天早晨气压上升,到下午气压下降;每年冬季气压最高,每年夏季气压最低。但有时候,如在一次寒潮影响时,气压会很快升高,但冷空气一过气压又慢慢降低。
3. 生活中实例分析
3.1粘贴球。粘贴球是在孩子们中玩的很流行的游戏。粘贴球就是由许多小皮碗簇拥在一起制作成的球。球抛出后落在橡皮盘上时挤出了皮碗里的空气,大气压将皮碗紧紧地压在盘上很难甩掉。(满水倒置、鸡蛋装进小瓶口的原理也是如此。)
3.2倒空气。在大脸盆里装上大半盆水,将一只玻璃杯浸在盆里,并使玻璃杯里装满水,然后把它倒扣在盆底下。将另一只玻璃杯底朝上,倒扣在水里,且不让它碰到盆底(你可以看到,水并没有涌进去,因为空气占据了玻璃杯里的全部空间)。把第一只杯子稍稍提起,将第二只玻璃杯挪到第一只玻璃杯跟前,使它稍微倾斜一点,让杯口从下面紧挨着第一只杯口。当你倾斜第二只玻璃杯时,里面的空气将化为气泡上升到第一只玻璃杯里,排挤出那里的水,第二只杯中的空气就这样“倒”入第一只杯中了。因为空气不易溶解于水,而且比水轻得多,第二只玻璃杯里的空气被周围的水和大气压进了第一只玻璃杯。
3.3神秘的乒乓球。用胶布把乒乓球粘在30厘米长的绳子的一端。拎着绳子的另一端,将乒乓球拿到自来水龙头下,拧开水龙头,让自来水冲在乒乓球上,然后慢慢地把绳子引向一侧,离开自来水。乒乓球会随着绳子离开自来水吗?不 ,乒乓球不仅没有离开水,反而好像被水“吸引”住了。很快,绳子就与自来水的水柱形成了一个角度。这是什么原因呢?原来冲在乒乓球上的水的压力,比周围空气的压力小得多。因此,大气压力不断地把乒乓球朝压力较小的区域里推。
3.4“撬不动”的纸。将薄木板(90cm×100cm)放在桌子上,留出10厘米长的木板露在桌子外边。然后把四张报纸叠放在桌子的部分木板上,用手抚平那几层报纸,使它们紧贴在木板和桌面上。然后用你的拳头或木棒,猛击露在桌外的那部分木板。这样,即使把薄木板击断了,报纸也不会飞到空中去。为什么呢?通过计算可知,一张普通报纸约0.2平方米,所受大气压力相当于2吨重物产生的压力。可见,在铺开的报纸上,空气能向它施加近2吨的压力 ,显然你是“撬不动”的。
4.总结
以上简单介绍了生活中的一些常见的现象,其实大气压力不仅在生活中有很多常见的例子,在工业上也有很广泛的运用,例如:活塞式抽水机、离心式水泵的工作。可见,大气压力与我们的生活真是息息相关。
参考文献
[1]包科达.物理学基础[M]. 北京:高等教育出版社, 2001.