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  • 标准大气压

    标准大气压,在标准大气条件下海平面的气压,其值为101.325kPa,是压强的单位,记作atm。化学中曾一度将标准温度和压力(STP)定义为0°C(273.15K)及101.325kPa(1atm),但1982年起IUPAC将“标准压力”重新定义为100 kPa。1标准大气压=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.336m水柱。1标准大气压=101325 N/㎡。(在计算中通常为 1标准大气压=1.01×10^5 N/㎡)。100kPa=0.1MPa。标准大气压值的规定,是随着科学技术的发展,经过几次变化的。 在地球表面,由赤道到两极,随地理纬度的增加,一方面由于地球的自转和极地半径的减小,地球对大气的吸引力逐渐增大,空气密度增大;另一方面由于两极地区温度较低,所以空气中的水汽较少,可近似看成干空气,所以由赤道向两极,随地理纬度增加,大气压总的变化规律是逐渐增大(因气候等因素影响,局部某处的大气压值变化可能不遵循这一规律)。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    名称: 标准大气压 外文名: Standard atmospheric pressure
    表达式: 101.325kPa 提出者: 托里拆利
    提出时间: 1644年 应用学科: 物理

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    ​简介/标准大气压 编辑

    标准大气压标准大气压

    换算

    1标准大气压=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.336m水柱。1标准大气压=101325 N/㎡=101324.99966284帕斯卡

    。(在计算中通常为 1标准大气压=1.013×10⁵)。

    基本信息

    标准大气压,在标准大气条件下海平面的气压,其值为101.325kPa,是压强的单位,记作Pa。

    相关实验/标准大气压 编辑

    托里拆利实验

    标准大气压标准大气压

    旧时,学术界对空气是否有重量和真空是否可能存在的问题还认识不清,主要是受亚里士多德思想的遗留影响,认为“世间万物之中除了火和空气以外均有各自的重量。”并坚持自然界“害怕真空”的说法。伽利略对此说法表示怀疑,他说:“我们不能相信亚里士多德所说的那样,仅仅认为某物是轻的,某物是重的,而应当认识到所有的物体都有其各自的重量,只不过各有重量大小不同和质地疏密之分而已。”“如果人们凭感觉和理解都还不能认识到真空的存在,那么凭感觉和理解又如何能否认真空的存在呢?”伽利略曾发现,抽水机在工作时,不能把水抽到10米以上的高度,他把这一现象归结为水柱受不了它本身重量之故,再找不到合理满意的解释。

    托里拆利坚决赞同伽利略的关于空气有重量和真空存在的说法。在总结前人理论和实验的基础上,托里拆利进行了大量的实验,实现了真空,验证了空气有重量的事实,否定了亚里士多德的关于真空力的说法。

    大约在1641年,一位著名的数学家、天文学家贝尔提曾用一根10米多长的铅管做成了一个真空实验。托里拆利受到了这个实验的启发,想到用较大密度的海水、蜂蜜、水银等做实验。他选用的水银实验,取得了最成功的结果。他将一根长度为1米的玻璃管灌满水银,然后用手指顶住管口,将其倒插进装有水银的水银槽里,放开手指后,可见管内部顶上的水银已下落,留出空间来了,而下面的部分则仍充满水银。为了进一步证明管中水银面上部确实是真空,托里拆利又改进了实验。他在水银槽中将其水银面以上直到缸口注满清水,然后把玻璃管缓缓地向上提起,当玻璃管管口提高到水银和水的界面以上时,管中的水银便很快地泻出来了,同时水猛然向上窜管中,直至管顶。由此可见,原先管内水银柱以上部分确实是空无所有的空间。原先的水银柱和现在的水柱都不是被什么真空力所吸引住的,而是被管外水银面上的空气重量所产生的压力托住的。托里拆利的实验是对亚里士多德的力学的最后致命打击,于是有些人便妄图否定托里拆利的研究成果,提出玻璃管上端内充有“纯净的空气”,并非真空。大家各抒已见,众说纷坛,引起了一场激烈的争论。争论一直持续到帕斯卡的实验成功证实托里拆利的理论后才逐渐统一起来。

    托里拆利在实验中还发现不管玻璃管长度如何,也不管玻璃管倾斜程度如何,管内水银柱的垂直高度总是76厘米,于是他提出了可以利用水银柱高度来测量大气压,并于1644年同维维安尼合作,制成了世界上第一具水银气压计。

    人物简介

    托里拆利(Torricelli,Evangelista,1608-1647)是17世纪西方的一位颇负盛名的科学家。他在正当39岁生日之际,突然病倒,与世长辞。可他在短短的一生中,取得了多方面杰出的成就,赢得了很高的声誉。 伽利略学说的捍卫者托里拆利出生在意大利华耶查城的富裕的贵族家庭。他从小就受到了良好的数学教育。在十七八岁时,卓越的数学才能已初露锋芒。于是在他二十岁时,伯父将他带到罗马,受教于伽利略的学生卡斯德利。卡斯德利是当时远近闻名的数学家和水利工程师,他在数学领域内很多方面都有卓着的成就,还为水力学创立了科学的基础。卡斯德利见托里拆利年轻聪慧,十分喜爱,便指派他为自己的私人秘书,在学术上给予他指导。 托里拆利深刻研究了伽利略的《两种新科学的对话》一书。从中获得了有关力学原理的发展的很多启发。1641年,托里拆利出版了《论重物的运动》一书,企图对伽利略的动力学定律作出新的自己的结论。卡斯德利在一次拜访伽利略时,将托里拆利的论着给伽利略看了,还热情推荐了托里拆利。伽利略看完托里拆利论着之后,表示非常欣赏他的卓越见解,便邀请他前来充当助手。1641,托里拆利来到佛罗伦萨,会见了伽利略,此时伽利略已双目失明,终日卧在病床上。在他生命的最后三个月中,托里拆利和他的学生维维安尼担任了伽利略口述的笔记者,成了伽利略的最后的学生。 1642年伽利略逝世后,托里拆利接替伽利略任佛罗伦萨科学院的物理学和数学教授,并被任命为宫廷首席数学家。从此他有钱可以做一些实验研究,不再像以往那样只能从事理论探索。后来,托里拆利大大充实了伽利略的《两门新科学的对话》“第五、六两天”的内容。 托里拆利在佛罗伦萨生活了五年,直至去世。在这五年多的时间里,他进行了大量的科学研究,还结识了画家罗莎,古希腊文明学者达狄和水利工程师阿里盖提,并受到了上层人物们的普遍敬重。他还应邀在秕糠学会作了12次学术演讲,演讲题材广泛,其中有6次是关于物理学方面的。这些讲稿在语词方面均无瑕疵可挑,为常人所不及,是典型的意大利文学作品。他的演讲中还充满着文艺复学时代的那股斗争精神,抨击了那种尽全力维护顽固守旧势力的天主教思想,多次欢呼伽利略的成就,捍卫伽利略的学说。

    实验介绍

    1643年,托里拆利与伽利略的另一个更年轻的学生维维安尼一起在意大利的佛罗伦萨做了著名的“托里拆利实验”。

    目的和要求理解托里拆利实验的原理,了解实验的作法、操作过程和步骤。

    仪器和器材

    托里拆利实验器(J2116型),水银,1米以上的长玻璃管(或两根玻璃管中间用橡皮管连接),烧杯,红色水。

    实验方法:

    1.一只手握住玻璃管中部,在管内灌满水银,排除空气,用另一只手的食指紧紧堵住玻璃管开口端,把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里,待开口端全部浸入水银槽内时放开手指,将管子竖直固定,读出水银柱的竖直高度。

    2.逐渐倾斜玻璃管,管内水银柱的竖直高度不变。

    3.继续倾斜玻璃管,当倾斜到一定程度,管内充满水银,说明管内确实没有空气。

    4.用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验(或同时做,把它们并列在一起对比),可以发现水银柱的竖直高度不变。说明大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。

    5.将长玻璃管一端用橡皮塞塞紧封闭,往管中注满红色水,用手指堵住另一端,把玻璃管倒插在水中,松开手指。观察现象并提问学生:“如把顶端橡皮塞拔去,在外部大气压强作用下,水柱会不会从管顶喷出?”然后演示验证,从而消除一些片面认识,加深理解。

    托里拆利实验

    注意事项:

    1.说明托里拆利真空的存在,是实验的关键,只有这一点成立,才能得出“水银柱的压强等于大气压强”。

    2.水银有剧毒,对人体非常有害,要特别注意安全操作。玻璃管要选管壁较厚、内径较小的。操作时要避免碰撞和晃动,严防管子折断。切不可将水银散失在教室里。灌水银时最好用注射针筒或用细颈尖口的漏斗,下面用大塑料盒(搪瓷盆)垫上,以防水银溅落在地。右手食指如有伤口,绝对不能带伤口操作,可用胶皮手指套保护食指。如水银万一溅落在地,要设法收集,无法收集时,可撒硫磺粉使之硫化,然后收集埋掉,并打开窗户通风。

    3.要减少实验误差,必须注意:①玻璃管、水银槽必须清洁、干燥,不能有灰尘、杂质和水分。②水银必须清洁,如混入尘埃杂质,或溶有其他金属生成汞齐而附在玻璃管内表面,会使读数不精确,影响效果。③灌水银时和灌后倒置水银槽中都不能混入空气。可用一根纱包线或漆包线一直通到玻璃管底部,灌水银时,不时地上下拉动纱包线,使气泡跟着排出。

    4.托里拆利实验是定量测量大气压强值的重要实验,教师要认真准备,操作要规范,给学生作出表率。要教会学生读数和观察的方法:如米尺的起点线与槽内水银面凸面要处于同一水平线上;读数时,视线应与水银面、刻度线在同一水平线上等。

    马德堡半球实验

    马德堡半球实验马德堡半球实验

    马德堡半球实验(德语:Magdeburger Halbkugeln),亦作马格德堡半球实验,是1654年时,当时的马德堡市长奥托·冯·格里克于罗马帝国的雷根斯堡(今德国雷根斯堡)进行的一项科学实验,目的是为了证明真空的存在。而此实验也因格里克的职衔而被称为“马德堡半球”实验。当年的进行实验的两个半球仍保存在慕尼黑的德意志博物馆中。现时也有供教学用途的仿制品,用作示范气压的原理,它们的体积也比当年的半球小得多,把半球的空间抽真空,不需再用十多匹马,有的只需四个人便可拉开。

    人物简介

    奥托·冯·格里克奥托·冯·格里克

    奥托·冯·格里克(德语:Otto von Guericke,1602年11月20日~1686年5月11日)德国物理学家、政治家,他出生在马德堡贵族家庭,就读于莱布尼兹和莱顿大学。他曾在军队中以工程师身份服役,曾于1646年~1676年间任马德堡市市长。这时他一方面从政,一方面从事自然科学的研究。他于1650年发明了活塞式真空泵,并利用这一发明于1657年设计并进行了著名的马德堡半球实验,展示了大气压的大小并推翻了之前亚里士多德提出的“自然界厌恶真空”(horror vacui)的假说。

    原由

    1654年,他听到托里拆利的事儿,又听说还有许多人不相信大气压;还听到有少数人在嘲笑托里拆利;再听说双方争论得很激烈,互不相让,针锋相对。因此,格里克虽在远离意大利的德国,但很抱不平,义愤填膺。

    他匆匆忙忙找来玻璃管子和水银,重新做托里拆利这个实验,断定这个实验是准确无误的;再将一个密封完好的木桶中的空气抽走,木桶就“砰!”的一声被大气“压”碎了!

    有一天,他和助手做成两个半球,直径14英寸,即30多厘米,并请来一大队人马,在市郊做起“大型实验”。

    这年5月8日的这一天,美丽的马德堡市风和日丽,晴空万里,十分爽朗,一大批人围在实验场上,熙熙嚷嚷十分热闹。有的说这样,有的说那样;有的支持格里克,希望实验成功;有的断言实验会失败;人们在议论着,在争论着;在预言着;还有的人一边在大街小巷里往实验场跑,一边高声大叫:“市长演马戏了!市长演马戏了……”

    格里克和助手当众把这个黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈;再把两个半球壳灌满水后合在一起;然后把水全部抽出,使球内形成真空;最后,把气嘴上的龙头拧紧封闭.这时,周围的大气把两个半球紧紧地压在一起。

    格里克一挥手,四个马夫牵来十六匹高头大马,在球的两边各拴四匹.格里克一声令下,四个马夫扬鞭催马、背道而拉!好像在“拔河”似的。“加油!加油!”实验场上黑压压的人群一边整齐地喊着,一边打着拍子。4个马夫,16匹大马,都搞得浑身是汗.但是,铜球仍是原封不动.格里克只好摇摇手暂停一下。

    然后,左右两队,人马倍增.马夫们喝了些开水,擦擦头额上的汗水,又在准备着第二次表现。格里克再一挥手,实验场上更是热闹非常.16匹大马,死劲抗拉,八个马夫在大声吆喊,挥鞭催马……实验的上的人群,更是伸长脖子,一个劲儿地看着,不时地发出“哗!哗!”的响声。 突然,“啪!”的一声巨响,铜球分开成原来的两半,格里克举起这两个重重的半球自豪地向大家高声宣告:“先生们!女士们!市民们!你们该相信了吧!大气压是有的,大气压力是大得这样厉害!这么惊人!……”

    原理

    实验结束后,仍有些人不理解这两个半球为什么拉不开,七嘴八舌地问他,他又耐心地作着详尽的解释:“平时,我们将两个半球紧密合拢,无须用力,就会分开.这是因为球内球外都有大气压力的作用;相互抵消平衡了.好像没有大气作用似的.我 把它抽成真空后,球内没有向外的大气压力了,只有球外大气紧紧地压住这两个半球……”.

    通过这次“大型实验”,人们都终于相信有真空;有大气;大气有压力;大气压很惊人,但是,为了这次实验,格里克市长竟花费了 4千 英镑.

    社会评价

    人们可以在慕尼黑的德意志博物馆看到这个实验的原始“设备”,也就是那两个半球。世纪之交时,马德堡市在当时的德国园林博览会场地内建起了一座“千年塔”,里面也放了两个半球,以纪念格里克,不过是复制品了。

    为了纪念这位老市长,马德堡人在老市政厅旁的小广场上竖起了他的雕像,还用他来为年轻的马德堡大学命名。

    结论

    马德堡半球实验证明:大气压力是非常强大的。实验中,将两个半球内的空气抽掉,使球内的空气粒子的数量减少, 下降。球外的大气便把两个半球紧压在一起,因此就不容易分开了。抽掉越多,压力越大。

    发展沿革/标准大气压 编辑

    标准大气压值的规定,是随着科学技术的发展,经过几次变化的。最初规定在摄氏温度0℃、纬度45°、晴天时海平面上的大气压强为标准大气压,其值大约相当于760mm汞柱高。后来发现,在这个条件下的大气压强值并不稳定,它受风力、温度等条件的影响而变化。于是就规定760mm汞柱高为标准大气压值。但是后来又发现760mm汞柱高的压强值也是不稳定的,汞的密度大小受温度的影响而发生变化;g值也随纬度而变化。

    为了确保标准大气压是一个定值,1954年第十届国际计量大会决议声明,规定标准大气压值为101.325kPa。

    地球的周围被厚厚的空气包围着,这些空气被称为大气层。空气可以向水那样自由的流动,同时它也受重力作用。因此空气的内部向各个方向都有压强,这个压强被称为大气压。1643年,意大利科学家托里拆利在一根80cm长的细玻璃管中注满水银倒置在盛有水银的水槽中,发现玻璃管中的水银大约下降了4cm后就不再下降了。这4cm的空间无空气进入,是真空。托里拆利据此推断大气的压强就等于水银柱的长度。根据压强公式科学家们准确地算出了大气压在标准状态下为1.01×10^5帕(Pa)。 1654年格里克在德国马德堡作了著名的马德堡半球实验,这让人们对大气压有了深刻的认识,但大气压到底有多大人们还不清楚。11年后意大利科学家托里拆利在一根80厘米长的细玻璃管中注满水银倒置在盛有水银的水槽中,发现玻璃管中的水银大约下降了4厘米后就不再下降了。这4厘米的空间无空气进入,是真空。托里拆利据此推断大气的压强就等于水银柱的长度。根据压强公式科学家们准确地算出了大气压在标准状态下为1.01×10^5Pa。

    大气压的变化跟高度有关。大气压是由大气层受到重力作用而产生的,离地面越高的地方,大气层就越薄,那里的大气压就应该越小。不过,由于跟大气层受到的重力有关的空气密度随高度变化不均匀,因此大气压随高度减小也是不均匀的。

    影响因素/标准大气压 编辑

    大气压的变化还跟天气有关。在不同时间,同一地方的大气压并不完全相同。我们知道,水蒸气的密度比空气密度小,当空气中含有较多水蒸气时,空气密度要变小,大气压也随着降低。一般说来,阴雨天的大气压比晴天小,晴天发现大气压突然降低是将下雨的先兆;而连续下了几天雨发现大气压变大,可以预计即将转晴。另外,大气压的变化跟温度也有关系。因气温升高时空气密度变小,所以气温高时大气压比气温低时要小些

    大气压不是固定不变的。为了比较大气压的大小,在1954年第十届国际计量大会上,科学家对大气压规定了一个“标准”:在纬度45°的海平面上,当温度为0℃时,760mm高水银柱产生的压强叫做标准大气压。既然是“标准”,在根据液体压强公式计算时就要注意各物理量取值的准确性。从有关资料上查得:0℃时水银的密度为13.595×103kg/m^3,纬度45°的海平面上的g值为9.80672N/kg。于是可得760mm高水银柱产生的压强为

    P水银=ρ水银gh

    =13.595×10^3kg/m³×9.80672N/kg×0.76m

    =1.01325×10^5Pa。

    这就是1标准大气压的值,记为1atm。

    国家标准GB1920-80 标准大气(30公里以下部分)规定:选取1976年美国标准大气,其30公里以下部分作为我国国家标准,30公里以上部分可参考使用。标准重力加速度g=9.80665 N/kg,海平面绝对温度T=288.150 K,海平面空气密度ρ=1.2250 kg/m^3。

    在最近的科学工作中,为方便起见,有另外将1标准大气压定义为100kPa的,记为1bar。故现在提到标准大气压,也可以指100kPa。

    温度、湿度与大气压强的关系:湿度越大大气压强越小。

    初中物理老师告诉我们:“大气压的变化跟天气有密切的关系.一般地说,晴天的大气压比阴天高,冬天的大气压比夏天高。”对这段叙述,就是老师也往往不易说清,笔者认为,这个问题可归结为温度、湿度与大气压强的关系问题。今谈谈自己的初步认识。

    我们通常所称的大气,就是包围在地球周围的整个空气层。它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外,还含有水汽和尘埃。我们把含水汽很少(即湿度小)的空气称“干空气”,而把含水汽较多(即湿度大)的空气称“湿空气”。不要以为“干”的东西一定比“湿”的东西轻。其实,干空气的分子量是28.966,而水汽的分子量是18.016,故干空气分子要比水汽分子重。在相同状况下,干空气的密度也比水汽的密度大。水汽的密度仅为干空气密度的62%左右。

    应当说,由于大气处于地球周围的一个开放空间,而不存在约束其运动范围的具体疆界,这就使它跟处于密闭容器中的气体不同。对一个盛有空气的密闭容器来说,只要容器中气体未达到饱和状态,那么,当我们向容器中输入水汽的时候,气体的压强必然会增加。而大气的情况则不然。当因自然因素或人为因素使某区域中的大气湿度增大时,则该区域中的“湿空气”分子(包括空气分子和水汽分子)必然要向周围地区扩散。其结果将导致该区域大气中的“干空气”含量比周围地区小,而水汽含量又比周围地区大。这犹如在大豆中掺入棉籽时其混合体密度要小于大豆密度一样,所以该区域的湿空气密度也就小于其它地区的干空气密度。这样,对该区域的一个单位底面积的气柱而言,其重量也就小于其它干空气地区同样的气柱这也就告诉我们,大气压随空气湿度的增大而减小。就阴天与晴天而言,实际上也就是阴天的空气湿度比晴天要大,因而阴天的大气压也就比晴天小。

    我们知道,气体分子的“碰撞”是产生气体压强的根本原因。因而对大气压随空气湿度而变化的问题,我们也可以由此作出解释,根据气体分子运动的基本理论,气体分子的平均速率:

    则气体分子的平均动量(仅考虑其大小)

    由此可见,平均质量大的气体分子,其平均动量也大(有的文献中所言:“干空气的平均速度也大于湿空气”,是不正确的)。而对相同状况下的干空气与湿空气来说,由于干空气中的气体分子密度及分子的平均质量都比湿空气要大,且干空气分子的平均动量也比湿空气大,因而湿度小的干空气压强也就比湿度大的湿空气大。

    当我们给盛有空气的密闭容器加热的时候,则其压强当然也会增大。而对大气来说情况就不同了。当某一区域的大气温度因某种因素而升高时,必将引起空气体积的膨胀,空气分子势必要向周围地区扩散。温度高,气体分子固然会运动得快些,这将成为促进压强增大的因素。但另一方面,随着温度的升高,气体分子便向周围扩散,则该区域内的气体分子数就要减少,从而形成一个促使压强减小的因素。而实际的情况乃是上述两种对立因素共同作用的结果。至于这两种因素中哪个起主要作用,我们不妨来看一看大陆及海洋上气压随气温变化的实际情况。我们说,夏季大陆上气温比海洋上高,由于大陆上的空气向海洋上扩散,而使大陆上的气压比海洋上低;冬季大陆气温比海洋上低,由于海洋上空气要向大陆上扩散,又使大陆上气压比海洋上高。而由此可见,在温度变化和分子扩散两个因素中,扩散起着主要的、决定性的作用。应当指出,这里所说的扩散,是指空气的横向流动。因为由空气的纵向流动并不能改变竖直气柱的重量(有的文献②把因温度而产生的气压变化说成是空气沉浮的结果,这是不妥的),因而也就不能改变大气的压强(对重力加速度g因高度变化而产生的影响完全可以忽略)。

    由于地球上的大气总量是基本上恒定的。当一个地区的气温增加时,往往伴随着另一个地区温度的降低,这就为高温处的空气向低温处扩散带来了可能。而扩散的结果常常是高温处的气压比低温处低。当我们生活的北半球是接受太阳热量最多的盛夏时,南半球却是接受太阳热量最少的严冬。这时,由于北半球的空气要向南半球扩散而使北半球的气压较南半球要低。而由于大气总量基本不变,则此时北半球的气压就低于标准大气压,南半球的气压当然也就会高于标准大气压。同样,空气的反方向扩散又会使北半球冬季的气压高于标准大气压。因而,在北半球,冬季的大气压就会比夏季要高。当然,大气压的变化是很复杂的,但对中学课本上的说法作上述解释还是可以的很详细啊。

    大气压一般表示为:1.01×10*5。

    家用高压锅压力一般在1.7×10*5(114C),或兼带1.5×10*5(110C)、1.3×10*5(106C)。

    在不同的季节,不同的气候条件和地理位置等条件下,地球上方大气压的值有所不同。本文择取大气压的五种主要变化,做一些分析讨论,供参考。

    随地势高低的变化

    从微观角度看,决定气体压强大小的因素主要有两点:一是气体的密度n;二是气体的热力学温度T。在地球表面随地势的升高,地球对大气层气体分子的引力逐渐减小,空气分子的密度减小;同时大气的温度也降低。所以在地球表面,随地势高度的增加,大气压的数值是逐渐减小的。如果把大气层的空气看成理想气体,我们可以推得近似反映大气压随高度而变化的公式如下:

    μ=p0gh/RT (μ为空气的平均摩尔质量,P0为地球表面处的大气压值,g为地球表面处的重力加速度,R为普适气体恒量,T为大气热力学温度,h为气柱高度)

    由上式我们可以看出,在不考虑大气温度变化这一次要因素的影响时,大气压值随地理高度h的增加按指数规律减小,其函数图象如图所示。在2km以内,大气压值可近似认为随地理高度的增加而线性减小;在2km以外,大气压值随地理高度的增加而减小渐缓。所以过去在初中物理教材中有介绍:在海拔2千米以内,可以近似地认为每升高12米,大气压降低1毫米汞柱。

    随地理纬度的变化

    地球表面大气层里的成份,变化比较大的就是水汽。人们把含水汽比较多的空气叫“湿空气”,把含水汽较少的空气叫“干空气”。有些人直觉地认为湿空气比干空气重,这是不正确的。干空气的平均分子量为28.966,而水气的分子量只有18.106,所以含有较多水汽的湿空气的密度要比干空气小。即在相同的物理条件下,干空气的压强比湿空气的压强大。 在地球表面,由赤道到两极,随地理纬度的增加,一方面由于地球的自转和极地半径的减小,地球对大气的吸引力逐渐增大,空气密度增大;另一方面由于两极地区温度较低,所以空气中的水汽较少,可近似看成干空气,所以由赤道向两极,随地理纬度增加,大气压总的变化规律是逐渐增大(因气候等因素影响,局部某处的大气压值变化可能不遵循这一规律)。

    日变化

    对于同一地区,在一天之内的不同时间,地面的大气压值也会有所不同,这叫大气压的日变化。一天中,地球表面的大气压有一个最高值和一个最低值。最高值出现在9~10时。最低值出现在15~16时。

    导致大气压日变化的原因主要有三点。一是大气的运动;二是大气温度的变化;三是大气湿度的变化。 日出以后,地面开始积累热量,同时地面将部分热量输送给大气,大气也不断地积累热量,其温度升高湿度增大。当温度升高后,大气逐渐向高空做上升辐散运动,在下午15~16时,大气上升辐散运动的速度达最大值,同时大气的湿度也达较大值,由于此二因素的影响,导致一天中此时的大气压最低。16时以后,大气温度逐渐降低,其湿度减小,向上的辐散运动减弱,大气压值开始升高;进入夜晚;大气变冷开始向地面辐合下降,在上午9~10时,大气辐合下降压缩到最大程度,空气密度最大,此时的大气压是一天中的最高值。

    年变化

    同一地区,在一年之中的不同时间其大气压的值也有所不同。这叫大气压的年变化。大气压的年变化,具体又分为三种类型,即大陆型、海洋型和高山型。其中海洋型大气压的年变化刚好与大陆型的相反。通常所说的“冬天的大气压比夏天高”,指的就是大陆型大气压的年变化规律。下面对此略做分析(另外两种情况不做讨论)。

    由于大气处于地球周围一个开放没有具体疆界的空间之内,这就使它与密闭容器中的气体有着很多区别。夏天,大陆中的气温比海洋上高,大气的湿度也比较大(相对冬天而言),这样大陆上的空气不断向海洋上扩散,导致其压强减小。到了冬天,大陆上气温比海洋上低,大陆上的空气湿度也较夏天小,这样海洋上的空气就向大陆上扩散,使大陆上的气压升高。这就是大陆上冬天的大气压比夏天高的原因(大气温度也是影响大气压的一个因素,但在这里决定大气压变化的因素不是气温,而是大气的流动及大气的密度)。

    随气候的变化

    大气压随气候变化的情况比较多,但最为典型的就是晴天与阴天大气压的变化。有句谚语叫“晴天的大气压比阴天高”,反映的就是大气压的这一变化规律。 通常情况下,地面不断地向大气中进行长波有效辐射,同时大气也在不断地向地面进行逆辐射。晴天,地面的热量可以较为通畅地通过有效辐射和对流气层的向上辐散运动向外输运。阴天时,云层减少了对流层大气向外的辐散运动。云层这种保存地表和对液层热量的作用称为“温室效应”。这样,阴天地区的大气膨胀就比较厉害,从而导致阴天地区的大气横向向外扩散,使空气的密度减小,同时阴天地区大气的湿度比较大,也使大气的密度减小。因这两个因素的影响,从而导致阴天的大气压比晴天的大气压低。

    具体应用/标准大气压 编辑

    高压锅

    1.高压锅(高压锅中封闭了空气,给高压锅内空气加热时,锅内气体压强增大,使锅内的水沸腾时温度更高,更容易煮熟食物

    真空吸盘

    2.真空吸盘(可以依靠外界大气压将其压在墙上,可以挂东西)

    标准大气压标准大气压

    拔罐头疗法

    3.拔罐头疗法(中医中有一种玻璃罐,将其加热时迅速按在人体某部位,等罐内空气冷却后,会被外界气压按照皮肤上,此时用力拔下玻璃罐,会吸出人体内有害的毒血,有利于康复)

    飞机飞行

    4.飞机飞行(飞机机翼上方呈流线型,当空气流过机翼时,一部分空气从飞机机翼上方流过,一部分空气从机翼下方流过,因为机翼上方为流线型,所以空气要在相同的时间内流过不同的距离则速度不相同,机翼上方空气流速较大,大气压较小;下方很平,空气流速较小,大气压较大,于是。飞机在高速行驶时,机翼下方的大气压大,而机翼上方的大气压小,机翼上下的压力差使飞机获得了升力)

    生活实验证明大气压存在

    两个皮碗口对口挤压,然后两手用力往外拉,发现要用较大的力才能拉开。

    马德堡半球实验和模拟实验的共同点是:将金属球内和皮碗内的空气抽出或挤出,使金属球内和皮碗内空气的压强减小,而外界的大气压强就把它们紧紧地压在一起,要用较大的力才能拉开,这就有力证明了大气压强的存在。

    实验二:“瓶吞蛋”实验

    用剥了壳的熟鸡蛋堵住广口瓶口,实验前用手轻轻用力,不能将鸡蛋完整地压入瓶内。再将点燃的棉球扔入装有细沙(防止烧裂瓶底)的瓶中,迅速将该熟鸡蛋塞住瓶口,待火熄灭后,观察到鸡蛋“嘣”的一声掉入瓶内。 上述实验,由于棉花燃烧使瓶内气压升高,而骤冷又会使气压迅速降低,当瓶内压强小于瓶外大气压强时,鸡蛋在大气压强的作用下,被压入瓶内。

    实验三:“复杯”实验

    玻璃杯内装满水,用硬纸片盖住玻璃杯口,用手按住,并倒置过来,放手后,整杯水被纸片托住,纸片不掉下来。 该实验玻璃杯内装满水,排出了空气,杯内的水对纸片向下的压强小于大气对纸片向上的压强,因而纸片不掉下来。

    分析上述三个实验,不难理解大气压强存在问题。更深入研究:“瓶吞蛋”表明大气竖直向下有压强,“复杯实验”表明大气向上有压强。因而显示出大气压强的特点:大气向各个方向都有压强。

    相关文献

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