我們的地球被幾百千米厚的大氣層包圍。其中,大部分氣體分布在距離地球表面幾十千米高的范圍內(nèi)。我們生活在大氣“海洋”的底層。
大氣對(duì)浸在它里面的物體也有壓強(qiáng),叫做大氣壓強(qiáng),簡(jiǎn)稱大氣壓。生活中有許多例子能使你感受到大氣壓強(qiáng)的存在。
a. 什么力量把塑料鉤壓在墻上
b. 在剛盛過(guò)熱水的密閉空塑料瓶上,澆上冷水,塑料瓶怎么會(huì)被壓扁
a. 為什么墨水會(huì)被吸進(jìn)鋼筆
b.用開水把杯子燙熱,立即扣在氣球上,杯子為什么會(huì)牢牢地吸在氣球
想想看,生活中還有哪些能說(shuō)明大氣壓強(qiáng)存在的事例。
證實(shí)大氣壓強(qiáng)存在的典型實(shí)驗(yàn)是馬德堡半球?qū)嶒?yàn).
為了證明大氣壓強(qiáng)的存在,1654 年,德國(guó)馬德堡市市長(zhǎng)格里克把兩個(gè)直徑為 55.9 cm 的空心半球扣在一起,抽出球內(nèi)的空氣,然后分別在兩個(gè)半球各拴了 8 匹馬向兩邊拉,結(jié)果還是很難拉開。但如果不抽去空氣,兩個(gè)半球輕輕一拉就開。
用兩個(gè)塑料掛鉤的吸盤可以模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。用測(cè)力計(jì)測(cè)出拉開吸盤時(shí)大氣對(duì)吸盤的壓力,再測(cè)出吸盤的面積,可以估算出大氣壓強(qiáng)的值。
將注射器針筒內(nèi)的空氣排空,然后用橡皮帽堵住,豎直固定在鐵架臺(tái)上,在針筒下面掛鉤碼,記錄當(dāng)活塞剛好開始下滑時(shí)鉤碼的總重力 F,估測(cè)針筒的橫截面積 S,利用 p = F/S 公式計(jì)算大氣壓強(qiáng)。
1644年,意大利科學(xué)家托里拆利用圖所示的裝置,精確地測(cè)出了大氣壓強(qiáng)的值。
(1)取一根長(zhǎng)約1m、一端封閉的細(xì)玻璃管,將玻璃管灌滿水銀;
(2)用手指堵住管口將玻璃管開口朝下倒插在水銀液槽中; (3)放開堵管口的手指,讓管內(nèi)的水銀流出。
經(jīng)測(cè)量,管內(nèi)外水銀柱面的高度差約760mm。
把管子傾斜,管內(nèi)外水銀柱面的高度差仍然是760mm。
當(dāng)往水銀槽中倒水銀使水銀槽中的水銀面上升,可以看到玻璃管中的水銀面也跟著上升,并且玻璃管內(nèi)外水銀面之差還是760mm。
當(dāng)用手將玻璃管向上提,玻璃管上移,水銀柱卻還是保持760mm.
當(dāng)換用大的玻璃管做同一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí),我們還可以觀察到大玻璃管內(nèi)外水銀面之差還是760mm.
玻璃管內(nèi)水銀面上方是真空,而管外水銀面上受到大氣壓強(qiáng),正是大氣壓強(qiáng)支持著玻璃管內(nèi) 760mm 高的水銀柱。 也就是說(shuō),大氣壓強(qiáng)跟 760mm 高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小正好相等。
根據(jù)液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式,可以算出 760 mm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。
這樣大小的大氣壓強(qiáng)規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。這相當(dāng)于有 10 N 的壓力作用在 1 cm2 的面積上,比大象躺倒時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)還大。
大氣壓強(qiáng)與空氣的疏密有關(guān)系。1648?年,帕斯卡發(fā)現(xiàn),離地面越高的地方,那里的大氣壓強(qiáng)越小。下圖表示出了大氣壓強(qiáng)隨高度變化的情況。
由于太陽(yáng)的照射、地形的差異等因素,地球表面的大氣壓強(qiáng)不是均勻分布的。大氣壓強(qiáng)的地區(qū)差異引起空氣的流動(dòng),形成風(fēng)。
飽含水蒸氣的熱空氣上升,在高空形成云,由此產(chǎn)生一系列的天氣現(xiàn)象。所以大氣壓強(qiáng)是天氣預(yù)報(bào)的重要?dú)庀笠刂弧?br/> 仿照托里拆利實(shí)驗(yàn),格里克做了一個(gè)三層樓高的水氣壓計(jì)。通過(guò)長(zhǎng)期的觀測(cè),他發(fā)現(xiàn)水柱高度的變化與天氣有關(guān)。1660年他根據(jù)一次氣壓的突然下降,預(yù)報(bào)了一次大的暴風(fēng)雨。
大氣壓強(qiáng)的存在:馬德保半球?qū)嶒?yàn)
測(cè)量大氣壓:托里拆利實(shí)驗(yàn)(大氣壓等于760mm高的汞柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小)
大氣壓強(qiáng)隨海拔高度而變化
1. 小明利用如圖所示的裝置,測(cè)量當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的大小,他將測(cè)量結(jié)果匯報(bào)給物理老師,老師告訴他測(cè)量結(jié)果偏小.你知道小明測(cè)量結(jié)果偏小的原因可能是下面的( ) A. 玻璃管沒(méi)有豎直放置 B. 玻璃管頂部混入少量空氣 C. 水銀槽內(nèi)水銀液面太高 D. 玻璃管太粗,管內(nèi)的水銀太重
2. 盛滿水的玻璃杯,用硬紙片把杯口封嚴(yán),小心地將杯口朝下,紙片不會(huì)掉下來(lái),這是因?yàn)椋? )
D. 水由于慣性處于靜止?fàn)顟B(tài)
B. 空氣對(duì)紙片向上的壓力大于水的重力
3. 利用托里拆利實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量大氣壓強(qiáng)時(shí),當(dāng)被玻璃管內(nèi)的水銀柱穩(wěn)定后,在玻璃管的頂部穿一小孔,那么管內(nèi)的水銀液面將( ) A. 保持不變 B. 逐漸下降,最終與管外液面相平 C. 逐漸上升,最終從小孔中流出 D. 稍微下降一些
4. 某同學(xué)做托里拆利實(shí)驗(yàn)時(shí),測(cè)得管中水銀柱的高度為75cm,如圖所示,設(shè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中管口不離開水銀面,試回答:(g=10N/kg)
(1)此時(shí)此地的大氣壓的值為____mm 高水銀柱,合_________Pa. (2)將玻璃管向上提1cm(不離開水銀槽里的水銀面),此時(shí)管內(nèi)的水銀柱高為_____cm.
(3)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)少量的空氣不慎進(jìn)入管中,則管內(nèi)的水銀柱高度將______(填“增加”、“減少”或“不變”) (4)若在管的頂部開一個(gè)小孔,則根據(jù)_______原理可知,管中的水銀______噴出,而是水銀柱____________________相平為止. (5)若要求降低玻璃管中液柱的高度,正確的操作方法是___________________________________________.
提高實(shí)驗(yàn)裝置的高度(將裝置由
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