什么是大气浮力
大气对浸入其中的物体的浮力称为大气浮力,简称大气压力。
成因
空气的重力和大气的流动性。
重力很好理解,这里解释一下流动性。 空气中有水分子、氢分子、甲烷分子、气体分子等。 这些分子就像幼儿园的学生,除了会跳上跳下,还会到处乱跑。 这就是流动性。
水流为什么会形成浮力? 想一想,这种“小同学”跑来跑去,撞墙,撞脑袋,有碰撞,有碰撞,有压力,有压力,有浮力。
虽然大气浮力最根本的原因是流动性,但大气会形成四面八方的浮力。 其实你会问,是什么让这个二氧化碳运动的,这个问题留给小学,希望你中学就可以探究一下二氧化碳的流动性?
试验证明大气压力的存在
马格德堡半球试验
排出球内的二氧化碳,发现需要很大的力才能把球拉开,说明大气中有浮力。
需要很大的力才能把它拉开,因为外面有空气,这意味着大气浮力,浮力产生压力。 如果上面没有空气,就没有浮力,没有浮力就没有压力。 这样一来,球就会被外力严重的碾压。 堵塞。
大气压的测定
托里切利的实验
将管子装满水银,排空空气,然后翻过来放入装满水银的槽中,松开右手,将管子竖直固定。 当管内水银液位停止上升时,读取水银液柱与水槽之间的液位。 液面垂直高差约为760mm。 我们称760mm高的水银柱形成的浮力为1个标准大气压,简称1个大气压(atm)。
这个实验是利用天平的知识,大气压和液体形成的浮力平衡,利用液体的浮力求出二氧化碳的浮力。
考虑一些问题:
1、为什么装满水银倒进水银罐里?
因为只有装满之后,把管子里的二氧化碳全部排掉,倒过来之后,底部是真空的,水银柱形成的浮力就是大气的浮力。 如果里面没有装水银,还留有一些空气,这样测出来的浮力就比较小了。
2. 为什么水银而不是水?
虽然测试的本质是液体的浮力大于空气的浮力,但是液体的浮力通过公式p=ρgh来平衡,水银的密度为13.6g/cm3,水的密度为为 1g/cm3。 13.6倍,差不多10m,3层那么高! 一来没有这么长的管子,二来探测木梁也不方便。
3、水箱里的水银可以用水代替吗?
很明显不是! 汞的密度很高,是一种液态金属。 它几乎不溶于水。 最后,水银沉到底部,水上升充满整个管子。 实验毫无意义!
大气压力的特征
里面的空气在各个方向都有浮力,大气压随着高度的降低而降低。 由于海拔降低,空气密度变小,“小同学”变少,流动性变低,浮力变小。
一般来说,阴天的气压比晴天的气压高大气压降低时水的沸点,冬天的气压比夏天的气压高。
大气压力的变化及其对沸点的影响
先做个小实验:用酒精灯烧开水。 在常压下,水的沸点为100°C。 取下酒精灯后,温度逐渐升高,水也不再沸腾。 这时,立即用针抽掉了容器中的空气,但水又沸腾了。 为什么?
首先,如果温度高于100℃,确实水又沸腾了,也就是说水的沸点发生了变化,变低了。 最初在 100°C 下沸腾的水现在可能只在 95°C 或 90°C 下沸腾。
因此可以推断,水的沸点会随着大气压的升高而降低。
正因如此推断,在高原上做饭还是需要高压锅的。 因为食物需要煮熟,需要持续加热100℃以上的温度,加上高原上水的沸点因浮力下降而升高,普通锅是无法煮熟食物的。
高压锅在普通锅的基础上降低了气密性,可以在相对密闭的空间内不断减少水蒸气。 如果“小同学”多了,浮力就大了,沸点就高了,这样就可以把食物煮熟了。
大气压力的应用
虹吸现象:
如果我们要给水箱换水,我们把一根装满水的皮管放进水箱里,水箱里的水就会被吸出水箱,流入右边的容器里。 这就是虹吸现象,应用了大气浮力的知识。
那么,水是怎么吸出来的呢? 皮管里的水会因为重力作用向上流动,所以管里一定有一部分是真空的,这样一边是大气压大气压降低时水的沸点,一边是真空,浮力是有区别的,而大气压压力会将水箱中的水压出。
虽然虹吸现象、马达等应用,其实质都是制造浮力差。
浮力与二氧化碳体积的关系
先做个小实验:
取出一根针头(无针头),先抽出少许空气,然后用手指堵住针口,用力按压针筒,手指趋于外弹。 通过向外拉针筒,手指有被吸进针头的倾向。 为什么?
首先,手指挡住针口,针头是一个封闭的空间。 用力按压针筒,大拇指向外弹起,说明针的浮力比较大,增加的原因是二氧化碳的体积变小了。
向外拉针筒容易被吸进针头,因为针头中的二氧化碳体积增加,导致浮力变小。
最后得出结论:
对于一定质量的二氧化碳,体积增大,压力减小; 体积减小,浮力减小。