无处不在的大气压强

2023-05-30 19:53梅志坚
科学大观园 2023年3期
关键词:电烙铁马夫大气压

梅志坚

我们在游泳池潜水时,越下潜越能感觉到水对身体的压力。这是水越深,压强越大的原因,那么我们在大气中的地面上,大气有压强吗?答案是肯定的,那为什么我们身体似乎又感觉不到大气的压力呢?

接下来,就为大家揭晓吧!

首先,我们要明确,生活中的大气是有压强的,我们经常称它为大气压。大气压跟我们生活息息相关。我们了解了大气压,才能更方便生活、工作。

马德堡半球(德语:Magdeburger Halbkugeln,英语:Magdeburg hemisphere),亦作马格德堡半球。1654年,当时的马德堡市长奥托·冯·格里克于神圣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,目的就是证明大气压的存在。

1654年5月8日,他们做成两个半球,直径14英寸,约37厘米,并请来一大队人马,在市郊做起“大型实验”。那天,马德堡市风和日丽,一大批人围在实验场上。

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,4个马夫牵来8匹高头大马,在球的两边各拴4匹。格里克一声令下,4个马夫扬鞭催马、背道而拉!好像在“拔河”似的。可是不管马夫怎么努力扬鞭催马,都拉不开两半球。只好让马夫休息调整下。

人们议论纷纷,更加热闹了,认为需要增大马力,最后增加到了16匹马、8个马夫。在16匹马的拉力下,终于听到了“啪”的一声巨响,把两个半球拉开了。于是格里克举起这两个重重的半球自豪地向大家高声宣告:

“大气压是有的,而且大气压强是大得这么厉害!这么惊人!……”

实验结束后,仍有人不理解为什么这球那么難拉开,他自豪而详尽地解释道:“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。今天,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……”

抽气前,半球的外部压力等于其内部压力,等于大气压。但抽气后,半球外部压力大于其内部压力,并且半球内部为真空。就好像大气压“压”住了两个半球。所以这两个半球必须用较大的力才能拉开。

通过这次“大型实验”,人们终于相信有真空,有大气。大气有压力并且很惊人,但是,为了这次实验,格里克竟花费了4000英镑。

人类依赖大气生活,大气压强自然无处不在。人们在平时生活中,少不了大气压的作用。在我们煮水时,水烧到一定温度时,就会沸腾起来。现在人们知道,水的沸点,还与大气压有关,周围大气压变低时,水的沸点也会变低。所以,当我们在高山上空气稀薄、大气压低的地方时,用普通的锅煮饭就难煮熟了,因为大气压低,水的沸点低。遇到这种情况,有经验的人们,就会利用高压锅来解决这问题。

那么大气压是怎么定义它的大小的呢?一个标准大气压,等于760mm的水银柱所产生的压强。即 ρ水银×9.8N/kg×760mm=大气压(1.013×105Pa),所以大气压强的常数是1.01×105Pa。有时我们只需粗略计算,则大气压强可取1.0×105Pa。

当然,在计算大气压时,可以用固体压强计算,也可以用液体压强计算。在分析固体受大气压强的大小时,可用P=F/S的公式计算。

通过以上内容,相信大家对大气压有了一定的了解。平时我们生活在大气中,体内外大气压强一样大小,故我们平时感觉不到有大气压压我们的身体。但在环境发生变化时,我们是可以察觉大气压的变化的,如潜水时,我们身体内外所受压强发生变化时,就能感受到了。又或是航天员,在太空时,会穿特制的宇航服等,这都跟气压有关。

有关大气压强的知识还有很多,需要大家不断学习,不断探索!

下面让我们来做小实验吧

1[小实验]

准备一个空的矿泉水瓶子,一个杯子,一支小吸管,一把电烙铁和一把热熔枪。在离空矿泉水瓶底部3厘米处,用电烙铁烫个小口,插入准备好的小吸管,再用热熔枪把小吸管固定在瓶子上。待小吸管固定好后,往瓶子里装水,比较一下盖上盖子与不盖盖子的现象。盖住盖子,水不会从瓶子流出。当瓶子不盖盖子,水会从小吸管流出来。

2[小实验]

在实验1的基础上,准备与实验1相同的材料,但在瓶子底部固定好小吸管后,再在离瓶子口5厘米左右的位置,用电烙铁开个小圆孔。往瓶子里装水,盖好盖子,就可以通过手指按压小圆孔来控制水流的通断了(按住小圆孔水流会停止,松开手指水会继续流出)。

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