大气压“无处不在”

时间:2022-08-22 10:27:44

例如,(1)用大号注射器将易拉罐或密封包装的食品盒里的空气抽掉,会发现易拉罐或食品盒变瘪了(图3)。(2)取一只注射器,把活塞拉到底,在针筒下面挂上一定的重物,重物竟然不会掉下来(图4)。(3)如图5所示,把塑料挂钩的吸盘放在平板玻璃上,挤压掉里面的空气,用弹簧测力计钩着挂钩,缓慢往上拉,直到脱离板面。记录刚刚拉脱时,弹簧测力计的读数,这就是大气对吸盘的压力。上述这些实验,可说明大气压无处不在”。

由于地面上大气压无处不在,我们在日常生活中也常会看到或体验到因大气压作用而产生的一些现象,例如要倒出椰子里面的椰子汁,如果只开一个小口,是很难将其倒出来的,如果开2个小口,椰子汁就很容易倒出来了;同样。要一口气吸出饮料,那是很困难的,只有当空气进入以后,吸起来就方便多了;吸墨水也是如此,只有把皮管里的空气压出,墨水才能进入;医生打针时也是这样做的,她们先把针筒活塞压到底,排出针筒里的空气,再将针头放入药水中,慢慢抽取,药水就在大气压的作用下进入了针筒;吊盐水时,如果你细看盐水瓶那端的针头,除了连接血管和输液的针头外,另有一个是开口的,目的是让空气进入瓶中……

人类生活,农田灌溉,工业生产都离不开水。在很多地方,人们要从河里或井里抽取水,常用抽水机(又名水泵)使水从低处抽到高处。抽水机(如图6、图7)因大气压的作用才能抽水。因而一台抽水机至多能把水抽到10米高,实践证明,无论怎样改进抽水机,也不能把水抽得再高了。这是什么原因呢?原来大气压强只能使水上升的水柱的压强在101kPa的缘故。

大气压是怎样形成的呢?这是因为大气层有质量,会受到地球的引力,即重力。这样,大气层对其中的物体会产生压力,这就是大气压。大气层下部的空气具有流动性,所以向各个方向都有大气压强。又由于大气层密度不均匀,所以大气压也在发生着变化。

细究大气压产生的实质,我们可以用这样一个比方来说明:当你撑着雨伞站在雨下,雨滴打在伞面上时,你会感觉到伞面受到一个持续的压力。类似地,空气分子是在不停地运动着的,当运动的分子撞击到物体表面上时,物体表面就会受到一个持续的压力。大气压强就是这样产生的。

由于气体的压强是运动的分子对物体表面的撞击而产生的,所以,气体越稀薄,单位时间内撞击到某一表面的分子数越小,气体的压强就越小。根据这个道理,可以解释高空的气压为什么小于地表附近的气压,也可以解释空气压缩之后压强为什么会变大。我们还可以利用这个道理解释马德堡半球实验(图8):抽气前,半球内、外的空气密度相同,压强也相同。抽气成近“真空”后,球内空气的密度非常小,球外空气的密度不变,在单位时间内撞击于球外表面的分子数要比撞击在球内表面的分子数大得多,这使球外的气压比球内的气压大得极多,所以,外界的大气压就把两个半球紧紧地压在一起。这个实验中,两个铜制空心半球的直径约为30cm以上,抽去空气后,用16匹马组成两个马队向相反方向拉,马队同时拼命挣扎,才把它们拉开。

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