大气压强的存在
实验证明, 大气压强确实是 存在的。大气压 强简称为大 气 压 (atmosphere)或气压。
大气压的测量
如图9.3-3,在长约1 m、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口 堵住,然后倒插在水银槽中。放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不 再下降,这时管内外水银面高度差约760 mm。把管子倾斜,竖直高度差也 不发生变化。
实验中玻璃管内水银面的上方是真空,管外水银面的上方是大气,因此, 是大气压支持管内这段水银柱不会落下,大气压的数值就等于这段水银柱产 生的压强。这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的,他测得的水银柱 高度为760 mm,通常把这样大小的大气压叫做标准大气压p0。
p0 = ρgh = 1.36×104 kg/m3 ×9.8 N/kg×0.76 m = 1.013×105 Pa
在粗略计算中,标准大气压可以取为1×105 Pa。
测量大气压的仪器叫做气压计 (barometer)。
观察大气压随高度的变化
取一个瓶子,装上适量带色的水。再取一根 两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻度,使玻 璃管穿过橡皮塞插入水中,从管子上端吹入少量 气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管 上升到瓶口以上(图9.3-5)。 请你拿着它从楼下到楼上(或从山下到山上), 观察玻璃管内水柱高度的变化情况,并给出解释。
实验结果表明,随着高度的升高,玻璃管中 水柱的高度会逐渐升高,大气压逐渐减小。在海 拔 3 000 m 以内,大约每升高 10 m,大气压减小 100 Pa。珠穆朗玛峰上的大气压约是海平面的30%左 右,空气稀薄、少氧,燃烧困难。
水的沸点在标准大气压下是100℃,随着大气压的减小,水的沸点也会降低。在我国的青藏高原, 大部分地区水的沸点仅为84~87℃。在海拔五千多 米的某边防哨所,水的沸点不足70℃,这样的温度, 连面条也煮不熟。战士们在日常生活中必须使用压 力锅做饭(图9.3-7)。
活塞式抽水机
抽水机也叫水泵。图9.3-8是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中,活塞跟筒 壁紧密接触但是可以上下滑动,A、B 为只能向上开启的阀门。使用时,若提起活塞, 阀门 A 受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压小于外界的大气压。于 是,低处的水受到大气压的作用推开阀门 B 进入圆筒(图9.3-8甲);当压下活塞时, 阀门 B 被水压下而关闭,水被阻不能向下流动,于是冲开阀门 A 进入圆筒的上部 (图9.3-8乙);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A 关闭,水从侧管流出。与此 同时,井里的水又在大气压的作用下推开阀门 B 而进入圆筒(图9.3-8丙)。这样,活 塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。 想想看,这样的抽水机能提升水的最大高度有多高?