1TheClassroomLearningAcademy第四章大气压力马德-SJUEC.PDF

第四章第四章 大气压力大气压力 第四章第四章 大气压力大气压力 馬德堡半球馬德堡半球 馬德堡半球馬德堡半球 • 1654年的马德堡半球实验是显示大气压力的最有名实验之一。当时德国马德堡市长给吕克（1602-1686） • 他把两个直径为 55公分的铜制半球合在一起，利用他发明的抽气机，将球内的空气抽除，结果强大的大 气压力，将两个半球从各个方向紧紧地扣在一起，即使在铜球的两边各出动八匹马，仍无法将两个半球 拉开 动物身上的马德堡半球动物身上的马德堡半球 动物身上的马德堡半球动物身上的马德堡半球 • 苍蝇脚的末端有一个弯曲的爪，爪掌中有吸盘，吸盘由环状肌构成，成碗状，当 肌肉收缩时，吸盘自然缩小 • 洗盘内没有空气，在大气压作用下，苍蝇的脚就紧紧地扣在天花板上 • 章鱼、墨鱼的触手有许多吸盘，它们利用吸盘在水下附着物上行走或获取猎物 空气的性质空气的性质 空气的性质空气的性质 • 有质量、占据空间 • 流动性大、扩散速率快 • 空气容易被压缩，把压强向各个方向传递 • 大气的压强称大气压 气体压强的成因气体压强的成因 气体压强的成因气体压强的成因 • 构成气体的大量粒子永不停息地做无规则运动，运动粒子对处在其中 表面撞击，对表面产生一个持续的压力 • 单位面积受到的气体压力 • 相同时间内撞击器壁的粒子越多，撞击器壁的粒子速度越大，器壁受 到的压强就越大 • 地球周围的大气层厚度，从地球的表面向上延伸至数百公里以外，因 受地球引力的作用，绝大部分的空气聚集在离地约 32公里高的范围 内。 • 假想有一个截面积为 A的空气圆柱，其高度延伸到大气层的顶端，圆 柱内的空气总重量为 W，则在地球表面上所承受的空气压力为 这个压 力称为大气压力。 1 The Classroom Learning Academy 大氣壓力有多大大氣壓力有多大 大氣壓力有多大大氣壓力有多大 • 上述空气柱内的空气密度显然不均匀，而且也无法确切地定出它的高度，因此我们无 法估算圆柱内空气的总重量，大气压力也无从得知。 • 1644年，义大利科学家托里拆利（Evangelista Torricelli，1608-1647）设计了一 个简单的实验，可以测量大气压力，称为托里切利实验。 • 他将长约 1m 丶内径约 0.5cm 丶一端封闭的玻璃管灌满水银，然後用手指按紧开口端， 倒转玻璃管铅直浸入水银槽内。 • 放开手指後，管内水银柱会下降至某一高度後停止，其上方腾出的空间，因空气已完 全排除，成为真空。称为托里切利真空 • 由於图中C和 D两点位在同一水平面上，所以管内水银柱在 C点处的液体压力 P，等 於在 D 点处的大气压力 P0。因此我们可以用管内的水银柱高度来表示大气压力。 • 在海平面的大气压力，约等於 76cm水银柱高的压力，因此定义一大气压 1 atm＝76 cmHg ＝ 760 mmHg • 设图中水银柱的高度为 h，截面积为 A，水银密度为 d，则管内水银柱的重量为 W ＝ m g ＝（Ahd）g 水银柱在 C点所造成的液体压力为 • 已知水银的密度为 13.6g／cm3（＝13.6×103kg／m3），利用上式，我们可得一大气压的量值为 • 1 atm＝76 cmHg ＝ 760 mmHg ＝0.76m × 13.6×103kg／m3 × 9.8m／