大氣對浸沒在它裡面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓。
産生的原因空氣的重力和大氣的流動性。
重力很好理解,這裡解釋一下流動性。空氣中有水分子,氧氣分子,氮氣分子,二氧化碳分子等等,這些分子就像幼兒園的小朋友,不僅會上蹿下跳還會東奔西跑,這就是流動性。
流動為什麼會 産生壓強呢?你想啊,這些“小朋友”跑來跑去,撞到牆壁上,撞到你身上,就有碰撞,有碰撞,就有壓力,有壓力就有壓強。
其實大氣有壓強最根本的原因是流動性,因此大氣向四面八方都會産生壓強。當然你會問,是什麼讓這些氣體動起來的,把這個問題留到高中,希望你可以在高中好好探究氣體的流動性到底是什麼?
證明大氣壓存在的試驗馬德堡半球試驗
将球中的氣體抽幹,發現需要很大的力才能把球拉開,由此說明,大氣存在壓強。
需要很大的力才能拉開,因為外面有空氣也就是有大氣壓強,有壓強就有壓力,裡面沒空氣,就沒有壓強,沒有壓強就沒壓力,那麼球體就會被外面的力狠狠的壓住。
大氣壓的測定托裡拆利的試驗
管内灌滿水銀,排出空氣,然後反轉放入盛有水銀的槽裡,放開手指,将管子豎直固定,當管内水銀液面停止下降時,讀出此時水銀液柱與水槽中水平液面的豎直高度差,約為760mm。我們把760mm高的水銀柱産生的壓強叫做1個标準大氣壓,簡稱1個大氣壓(atm)
這個實驗就是用平衡知識,大氣壓和液體産生的壓強平衡,用液體壓強來得到氣體壓強。
思考一些問題:
1、為什麼是灌滿水銀倒放入水銀槽中?
因為隻有灌滿後,排除管中的所有氣體,倒放之後,頂部是真空,水銀柱産生的壓強才是大氣的壓強。如果不是灌滿水銀,留有部分空氣,那麼測出的壓強就是偏小的。
2、為什麼用水銀而不是水?
試驗的本質其實是液體的壓強更大氣壓強平衡,液體壓強公式p=ρgh,水銀的密度13.6g/cm3 水的密度1g/cm3,如果用水做試驗,要做到平衡,那麼h得是水銀柱的13.6倍,差不多是10m,3層樓那麼高!一沒有那麼長的管子,二哪怕有測量柱子也不方便。
3、槽中的水銀能否換成水?
很明顯不能!水銀密度大,是液體金屬,幾乎不溶于水,最後變成水銀沉底,水上升,充滿整個管子,試驗就沒有了任何意義!
大氣壓的特點空氣内部向各個方向都有壓強,大氣壓随高度增加而減小,因為高度增加,空氣密度變小,“小朋友”變少,流動性變低,壓強就小了。
一般來說,晴天大氣壓比陰天高,冬天比夏天高。
大氣壓的變化及對沸點的影響
先做一個小實驗:用酒精燈把水煮沸,正常氣壓下,水的沸點為100℃。然後移開酒精燈,溫度慢慢降低,水不再沸騰。這時候用針筒把容器的空氣,立馬抽幹,水居然又沸騰了,為什麼?
首先,水溫是低于100℃,水再次沸騰也是真的,那麼說明水的沸點變化了,而且是變低了。本來100℃沸騰的水,現在可能隻要95℃、90℃就會沸騰。
所以得出結論:水的沸點會因為大氣壓的降低而降低。
因為這個結論,在高原煮食物,就需要高壓鍋。因為食物要熟,需要100℃以上的溫度持續加熱,而高原上水的沸點因為壓強變小而降低,用普通鍋,就煮不熟食物。
高壓鍋就是在普通鍋的基礎上增加了密封性,可以在比較封閉的空間内不斷得增加水蒸氣,"小朋友"多了,壓強就大了,沸點變高了,食物就能熟了。
大氣壓的應用虹吸現象:
如果要給魚缸換水,我們用一個裝滿水的皮管放入魚缸中,魚缸中的水就會被吸出魚缸,流到右邊的容器中,這就是虹吸現象,應用了大氣壓強的知識。
那麼,水是怎麼被吸出的?皮管中的水因為重力,會向下流,那麼管子中一定會出現一部分真空,這樣一邊是大氣壓,一邊是真空,有了壓強差,大氣壓就把魚缸中的水壓出。
其實虹吸現象,水泵等應用,本質就是制造了壓強差。
氣體壓強和體積的關系先做一個小實驗:
拿出一個針筒(不帶針),先抽一點空氣,然後用拇指堵住針筒口,用力壓針管,拇指會有向外彈的趨勢。而向外拉針管,拇指有被吸入針筒的趨勢。為何?
首先,拇指堵住針筒口,針管屬于封閉空間。用力壓針管,拇指向外彈,說明針管的壓強比較大,變大的原因是,氣體體積變小。
向外拉針管,有被吸入針筒的趨勢,是因為針管内氣體體積變大,導緻壓強變小。
最後得出結論:
一定質量的氣體,體積減小、壓強增大;體積增大,壓強減小。
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