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[!--downpath--]大气浮力的大小由气温、湿度和天气变化有关。
温度越大大气浮力越大。因为大气处于月球周围的一个开放空间,大气压随空气温度的减小而降低.就晴天与阴天而言,实际上也就是晴天的空气温度比阴天要大,因此晴天的大气压也就比阴天小.
我们晓得,二氧化碳分子的“碰撞”是形成二氧化碳浮力的根本缘由.因此对大气压随空气温度而变化的问题,我们也可以由此做出解释,按照二氧化碳分子运动的基本理论,二氧化碳分子的平均速度:
则二氧化碳分子的平均动量(仅考虑其大小)
由此可见,平均质量大的二氧化碳分子,其平均动量也大(有的文献①中所言:“干空气的平均速率也小于湿空气”,是不正确的).而对相同状况下的于空气与湿空气来说,因为于空气中的二氧化碳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,因此温度小的干空气浮力也就比温度大的湿空气大.
因为月球上的大气总数是基本上恒定的.当一个地区的温度降低时,常常伴随着另一个地区气温的增加,这就为低温处的空气向高温处扩散带来了可能.而扩散的结果往往是低温处的气压比高温处低.当我们生活的北半球是接受太阳热量最多的夏日时,南半球却是接受太阳热量最少的寒流.这时,因为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.而因为大气总数基本不变,则此时北半球的气压就高于标准大气压,南半球的气压其实也都会低于标准大气压.同样,空气的反方向扩散又会使北半球夏季的气压低于标准大气压.因此,在北半球,夏季的大气压都会比冬季要高.
知识点精析
1、大气的浮力
(1)大气浮力的存在
①大气浮力定义: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。
②大气浮力形成的缘由:空气因受重力作用而形成浮力。对此大气压强的大小与海拔高度,我们可以对比理解:固体浮力是因为压力作用而形成的,液体浮力是因为液体受重力作用而形成的,空气也受重力作用,同样形成浮力。
③大气浮力存在例子:
实验一:模拟马德堡半球实验。
两个皮碗口对口挤压,之后双手使劲往外拉,发觉要用较大的力能够拉开。
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浮力减少,而外界的大气浮力就把它们紧紧地压在一起,要用较大的力能够拉开,这就有力证明了大气浮力的存在。
实验二:“瓶吞蛋”实验。
如图3-59所示,用剥了壳的熟鸭蛋挡住广口瓶口,实验前用手轻轻使劲,不能将猪肉完整地压入瓶内。再将燃起的棉签扔入装有细沙(避免烧裂瓶底)的瓶中,迅速将该熟鸭蛋堵住瓶口,待火熄灭后,观察到猪肉“嘣”的一声掉进瓶内。
上述实验,因为棉花燃烧使瓶内气压增加,当瓶内浮力大于瓶外大气浮力时,猪肉在大气浮力的作用下,被压入瓶内。
实验三:“覆杯实验”
如图3-60大气压强的大小与海拔高度,玻璃杯内装满水,用硬纸片遮住玻璃杯口,用手按住,并倒置过来,放手后,整杯水被纸片托住,纸片不掉出来。
该实验玻璃杯内装满水,排出了空气,杯内的水对纸片向上的浮力大于大气对纸片向下的浮力,因此纸片不掉出来。
④大气浮力的特征:
剖析上述三个实验,不难理解大气浮力存在问题。更深入研究:“瓶吞蛋”表明大气竖直向上有浮力,“覆杯实验”表明大气向下有浮力。再观察如图3-61所示,渐渐向各个方向转动,硬纸片仍不掉出来,表明大气向各个方向都有浮力。从而显示出大气浮力的特征:大气向各个方向都有浮力。
2、大气浮力的大小
①实验启示:
由图3-62(1),大气压托起杯内的火柱,若求出了火柱的浮力即知大气压的大小。如图3-62(2)除去硬纸片,把盛满水的瓶子倒扣在水槽中发觉杯中的水仍不下落,换成3-62(3)更长一些试管绿色水仍不下落。关键:找寻能托起最高火柱形成的浮力,即等于大气浮力的大小。
因为p气=p水=ρ水gh水,而ρ水太小,需h水很大,玻璃管的宽度有限,改用减小ρ液,减少h液的方式,取ρ液很大的液体——水银来测大气压的大小。
②托里拆利实验:
方式:先在长约1米,一端封闭的玻璃管中装满水银,用手掌按住管口;将玻璃管倒立在水银槽中;玻璃管倒立在水银槽内后,水银柱的变化是:先增长,达到一定的高度后停止增长,由管侧的刻度尺读出管内外水银而的高度差约760mm。如图3-63。当玻璃管倾斜时,水银柱的宽度其实减小,但竖直高度不变。
剖析:甲。此时管内水银柱上方没有空气,是真空,对管内水银柱没有浮力。乙。管内水银柱不再下落是靠槽内水银面遭到的大气浮力托住了。丙。760mm水银柱的浮力与大气浮力大小应相等,也就是大气浮力跟760mm高水银柱形成的浮力相等。
估算:p大气=p水银=ρ水银gh水银
=13.6×103千克/米×9.8×0.76米
=1.01×105帕≈105帕。
即大气浮力的值约为105帕。
指责:人的双手面积约50分米2,由此可估算出作用在手腕上的大气压力约500牛,相当于一个质量50千克的人站在手臂上形成的压力。但为何我们并没有倍感这么大的大气压力呢?我们人体在大气中承受着强悍的大气压力作用,为何没有被压瘪呢?
我们再做如图3-64的实验,取一个带阀的空涂料桶,让一个朋友站在桶上压一压,不会发生任何形变。将球阀接抽气机抽出桶内空气,将发觉涂料桶逐步变瘪了。可见,巨大的大气压力确实存在。因为我们人体内部有二氧化碳浮力,与外部大气压互相抵消。否则,我们的命运将与这个涂料桶一样。
3、大气压的变化
(1)大气压随高度降低。
大气压是因为大气层遭到重力作用而形成的。我们在地理课中已学过,大气层的结构,越到高空大气越黏稠,那儿的大气浮力越小。
课本图3-65表示出了大气压随高度变化的情况和不同高度处的大气压值,反之,若晓得某高度处的气压值,也就晓得该处的实际高度。所以客机飞行的高度、登山运动员所处高度就是通过测所在处的气压值而确定的。
由图还可以看出大气压随高度的变化是不均匀的。在海平面至3千米高度之间,每下降1千米,大气压值约减少104帕,3千米以上,每下降1千米,大气压值减少量逐步变小。
(2)标准大气压:
因为大气压不但随高度变化,在同一地点也不是固定不变的,为了研究问题时便捷统一,一般把等于760毫米水银柱的大气压叫标准大气压。
1标准大气压=1.01325×105帕。
1标准大气压的值在通常估算中常取1.01×105帕,简略估算中还可取105帕。
(3)沸点随气压改变:
停止沸腾的水,气压降低时会发生哪些现象
如课本图3-66所示,烧杯中的水沸腾后移去酒精灯,水停止沸腾,待温度增加一些后将大注射器接到烧瓶口上,向外拉注射器,可以看见,烧杯内的水又开始沸腾。
这表明:气压降低时水的沸点增加。
反之:气压下降时水的沸点下降。