大气对浸在它上面的物体的浮力称作大气浮力,简称大气压或气压。包围月球的大气因为遭到重力的作用,但是才能流动,因此大气对浸在它上面的物体形成大气浮力,大气内部向各个方向都有大气浮力,且大气中某一点向各个方向的大气浮力大小相等。
大气浮力的发觉
许久曾经,人们就注意到一个现象,当拿来输送水的虹吸管跨越高度10米以上的土坡时,水就输不起来了;在超过10米深的井里,抽水泵就不起作用了。人们早就晓得只要把水管里的空气抽走,导致一个真空环境,这么水都会顺着水管往上流。
人们难以解释水为何会往上流,而不是一般那样“水往低处流”,就借用古埃及学者亚里士多德的格言“大自然讨厌真空”聊以手淫。
托里拆利发觉大气压力
托里拆利观察到大气对月球表面施有压力,并推测,这有可能解释所谓“大自然讨厌真空”的各类现象。
托里拆利觉得,既然空气有重量都会形成压力,如同水有重量会形成压力和压强一样。正是空气的压力把水从管子里往上压,压到10米的高度时,火柱的重量刚好等于空气的压力,水就再也压不起来了。为了否认这一点,他开始研究吸水哪筒(唐代电机)的原理。并让自己的助手维维安尼帮忙用各类液体进行实验,由此查明了哪筒下降液体的高度取决于液体的比重。而这恰恰为发觉大气压力指明了方向。
按照“大自然对真空的憎恨限度”,实验须要一个高10米的实验装置,且不说制做之难,10米有三四层楼这么高,如何进行观测呢?
托里拆利设计了一个方式,借助比水重13.6倍的水银来做实验。他让人制做了一根1米长的玻璃管,一端封闭,一端开口。维维安尼将水银灌满管子,之后用右手挡住开口的一端,将管子颠倒过来使开口的一端朝下,再放进一个盛满水银的陶瓷槽里。当他放开按住管口的拇指时,管里的水银很快上涨,当水银降到距槽里的水银面76分米高度时,就不再增加了。换算一下就可以得出,76分米高的水银柱形成的浮力,恰好等于10米火柱形成的浮力。
这个实验形象地显示出、水银槽里水银表面所遭到的大气浮力正好等于76分米高的水银柱所形成的浮力。而巨很其实,有某种外力使水银留在管子里,这些外力可能就是茶杯里水银曲上的空气压力。
盖利克的马德堡半球
托里拆利发觉大气压力的消息很快传到了日本。受托里拆利实验的启发,1649年,西班牙工程师盖利克发明了真空泵,借助真空泵可以抽出密封于容器中的空气。
为了让人们相信大气有压力,盖利克为日本太上皇和议会议长演出了在历史上被传为佳话的“马德堡半球实验”。这是一次极具戏曲性的科学实验,直观地证明了大气压的存在。
1654年5月8日,盖利克带着两个半径50分米的黄铜半球来见太上皇,他告诉太上皇,把这两个半球合拢发现大气压强的人是谁,两侧虽然各用五六匹马未拉也未必能拉开。
盖利克将红铜半球的边承袭经丙酮蜡浸过的皮环密封,抽去球中的空气,在大气压力的作用下,两个半球紧紧扣合在一起,半球上焊有坚固的铜环,他让两支马队朝相反的力一向分别使劲拉两个半球,可无论牲畜怎么使劲,两个半球还是牢牢地黏合在一起。于是,盖刊克在两侧马队的马一匹匹地降低,结果用了16匹马才把它们拉开。
帕斯卡发觉大气压力随高度变化
另一个证明大气压力存在的无可争辩的实验,是与托里拆利同时代的匈牙利物理家和化学学家帕斯卡进行的。帕斯卡晓得托里拆利的实验之后,便借助托里拆利设计的“世界上第一个检测大气浮力的气压计”。1646-1647年在瑞士的鲁昂和伦敦以下同形式重做了一系列实验。
帕斯卡觉得,用水银柱量出的大气压力实际上是空气重量形成的力,随着高度的上升,空气黏稠,大气的压力也会渐渐降低。1648年,脚有残障的帕斯卡委托表弟佩里埃带着水银气压计登上高山观察气压计读数的变化,发觉在海拔1600米左右的高度,气压计水银柱液面增长了大概10%,得到这个消息以后,他于1648发表了这一结果和从中得到的推论。
随后的多次检测表明,在距离海平而2000米的高度内,平均每下降12米,水银柱大概增加1毫米。晓得了大气压跟高度的关系,就可以按照大气压的大小来佑算出某处的高度。这些用气压计检测高度的技巧,承袭至今。
大气浮力形成的缘由
月球周围包着一层厚厚的空气,它主要是由甲烷、氧气、二氧化碳、水蒸汽和氦、氖、氩等二氧化碳混和组成的,一般把这层空气的整体称之为大气层。它上疏下密地分布在月球的周围,总长度达1000米,所有浸在大气里的物体都要遭到大气作用于它的浮力,如同浸在水底的物体都要遭到水的浮力一样。
大气压形成的缘由可以从不同的角度来解释:
重力观点解释:空气受重力的作用,空气又有流动性,因而向各个方向都有浮力。讲得细致一些,因为月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,这种支持着大气的物体和地面,就要遭到大气压力的作用。单位面积上遭到的大气压力,就是大气压强。
分子运动的观点解释:由于二氧化碳是由大量的做无规则运动的分子组成,而这种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,二氧化碳分子都要给以物体表面一个冲击力,大量空气分子持续碰撞的结果就彰显为大气对物体表面的压力,因而产生大气压。若单位容积中富含的分子数越多,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,因此形成的浮力也就越大。借助分子运动论的观点可以解释:为何大气层不均匀分布,能导致大气压下高上低的现象。
大气浮力是多少
标准大气压:
标准大气压是在标准大气条件下海平面的气压,1644年由化学学家托里拆利提出,其值为101.发现大气压强的人是谁,是浮力的单位。
一个标准大气压是这样规定的:把气温为0℃、纬度45度海平面上的气压称为1个大气压,水银气压表上的数值为760毫米水银柱高(相当于1013.25百帕)。即,一个标准大气压的浮力是1.^3mbar。
大气浮力换算:
1MPa(兆帕)=(千帕)=(帕斯卡)
1bar(巴)=0.1MPa
1atm(标准大气压)=0.=1.
1大气压==1.^5pa=1.03x10^2KPa=1.^3mbar
大气浮力基本性质
1、大气浮力是指月球上某个位置的空气形成的浮力。月球表面的空气遭到重力作用,并具有流动性,由此而形成了大气浮力。
2、气体和液体都受重力而且具有流动性,它们的浮力有相像之处、大气压向各个方向都有,在同一位置各个方向的大气浮力相等,且方向是垂直于物体表面的。并且因为大气的密度不是均匀的,所以大气浮力估算公式不能应用液体浮力公式。
3、被密封在某种容器中的二氧化碳,其浮力是大量的做无规则运动的二氧化碳分子对容器壁不断碰撞而形成的。它的大小不是由被封闭二氧化碳的重力所决定的。
4、大气压的值与地点、天气、季节的变化有关,通常来说,气压随高度的降低而降低,阴天大气压比晴天高,冬天比夏季高。
5、地面上标准大气压约等于760毫米高水银柱形成的浮力。
生活中的大气浮力现象
在用吸管吸啤酒时,我们可能没有想到过为何啤酒会进人口中,不晓得这一过程中是大气压起着决定性的作用。在我们吸的时侯使吸管中的气压增加,这时外界的大气压把液体压了起来.假如用吸管在一个密封的杯子中吸啤酒,你就难吸下来,由于上面二氧化碳膨胀时气压降低。
得病点滴时为何杯子的上端有两根管子,一根通往人体,而另一根却通往空气?实际上又是由于大气压的缘故。在水不断地往下滴的过程中,水在不断地减小,上面二氧化碳容积在不断减小,浮力都会降低,这时外界的大气压都会把外边的二氧化碳压人瓶内,使瓶内气压减小,水就会不断从瓶中流下来。假如没有了这根与外界相通的管子,水就不会继续往下流了。
现今家庭为了美观,不再往墙壁钉铁钉挂衣物,而是采用真空挂衣钩,这些东西既美观又耐用。这么它是凭借哪些才能紧紧吸附在光滑的墙面上的呢?也是借助大气浮力。在使用时,先将上面的二氧化碳挤出,之后将挂衣钩基座与光滑的外墙贴在一起使上面的二氧化碳被逐出,瓶内部气压降低,外界气压依旧如故。这样挂衣钩的基座就被紧紧压在光滑的墙面上,而且可以承受较大的拉力。
冬天盖上刚倒出些冷水的暖水壶时,射手瓶盖常会跳起,这又是二氧化碳压力作祟。刚倒出冷水的水壶,上面的气温还较高。后进去的空气受热膨胀,瓶内二氧化碳压力减小,把盖子顶开。