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定义

  1.亦称“ 大气压强”。重要的气象要素之一。由于地球周围大气的重力而产生的压强。其大小与高度、温度等条件有关。一般随高度的增大而减小。例如,高山上的大气压就比地
大气压
面上的大气压小得多。在水平方向上,大气压的差异引起空气的流动。

  2.压强的一种单位。“标准大气压”的简称。科学上规定,把相当于760mm高的水银柱(汞柱)产生的压强或1.013×10的五次方帕斯卡叫做1标准大气压,简称大气压。

  [1]地球的周围被厚厚的空气包围着,这些空气被称为大气层。空气可以像水那样自由的流动,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。在1643年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汞液倒置在盛有汞液的水槽中,发现玻璃管中的汞液大约下降了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760mm的汞柱产生的压强相等。后来科学家们根据压强公式准确地算出了大气压在标准状态下为1.013×10^5Pa。由于当时的信息交流不畅意大利和法国对大气压实验研究结果并没有被全欧洲所熟知,所以在德国对大气压的早期研究是独立进行的。1654年奥托格里克在德国马德堡作了著名的马德堡半球实验,有力的验证了大气压强的存在,这让人们对大气压有了深刻的认识。在那个时期,奥托格里克还做了很多验证大气压存在且很大的实验,也正是在这一时候他第一次听到托里拆利早在11年前已测出了大气压。

  周梅标准大气压 1标准大气压=760毫米汞柱=76厘米汞柱=1.013×10的5次方帕斯卡=10.336米水柱。

  标准大气压值及其变迁

  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76厘米汞柱高。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76厘米汞柱高为标准大气压值。但是后来又发现76厘米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。测量大气压的仪器叫气压计

  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

  1标准大气压=101325牛顿/米2,即为101325帕斯卡(Pa)

产生原因

  地球周围包着一层厚厚的空气,它主要是由氮气、氧气、二氧化碳
相关试验
、水蒸气和氦、氖、氩等气体混合组成的,通常把这层空气的整体称之为大气.它上疏下密地分布在地球的周围,总厚度达1000千米,所有浸在大气里的物体都要受到大气作用于它的压强,就像浸在水中的物体都要受到水的压强一样.

  大气压产生的原因可以从不同的角度来解释.

  其一:空气受重力的作用,空气又有流动性,因此向各个方向都有压强.讲得细致一些,由于地球对空气的吸引作用,空气压在地面上,就要靠地面或地面上的其他物体来支持它,这些支持着大气的物体和地面,就要受到大气压力的作用.单位面积上受到的大气压力,就是大气压强;

  其二,可以用分子运动的观点解释(分子运动论的知识将来初三会学到).因为气体是由大量的做无规则运动的分子组成,而这些分子必然要对浸在空气中的物体不断地发生碰撞.每次碰撞,空气分子都要给予物体表面一个冲击力,大量空气分子持续碰撞的结果就体现为大气对物体表面的压力,从而形成大气压.若单位体积中含有的分子数越多,则相同时间内空气分子对物体表面单位面积上碰撞的次数越多,因而产生的压强也就越大.

  利用分子运动论的观点可以解释:为什么大气层不均匀分布,能造成大气压下高上低的现象

气压变化

  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
应用情况
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①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:101.3KPa。

  家用高压锅压力一般在170KPa(114C),或兼带150KPa(110C)、130KPa(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。

大气压随地势高低的变化

  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。

大气压随地理纬度的变化

  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)。

大气压的日变化

  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。

大气压的年变化

  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)。

大气压随气候的变化

  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。

变化条件

  平均质量大的气体分子,其平均动量也大(有的文献①中所言:“干空气的平均速度也大于湿空气”,是不正确的)。而对相同状况下的于空气与湿空气来说,由于于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。

应用情况

  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

  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)

  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)

  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)

  什么试验证明大气压存在?

  实验一:模拟马德堡半球实验。

  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:“覆杯实验”

  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,“覆杯实验”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。

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