看不見也摸不著的空氣,但它有重量,那地球上所有的空氣重多少?

2020-12-05 悟空科學世界

毫無疑問,空氣是我們生活中不可或缺的一部分,但看不見也摸不著它。此外,空氣沒有氣味,但它無處不在。空氣似乎絕對沒有重量,但實際上並非如此。我想知道,科學家是否進行過稱重空氣的實驗,他們是否帶來了任何結果?

空氣有重量嗎?

可以明確地回答這個問題:空氣是混合氣體,因此,它不可能是失重的。大約98%的空氣是由氮氣和氧氣組成的,剩下的2%則是其他氣體。反過來,空氣中的每一個組成部分都是由原子和分子組成的——最小的粒子。

我們能證明空氣有重量嗎?為此,要做到這一點,我們只需進行一個簡單的實驗。你需要將兩個氣球充氣直到相同的尺寸,並用一根線將它們綁在水平放置的普通鉛筆的兩端。在這個位置,該結構將保持平衡,因為兩個球的重量是相同的。

接下來,有必要刺穿其中一個球,這時,空氣將從這個氣球中釋放出來,鉛筆就會立即因超重而改變它原有的位置。這個實驗就證明空氣是有重量的。

一個有趣的事實:空氣的重量會隨著海拔高度的變化而變化,即:在山區,空氣的重量較輕;而在平原上,空氣的重量較重。這是因為隨著高度的增加,空氣將變得更加稀有。這也意味著,壓力降低、氧氣和其他物質的量在減少。這就是為什麼在高山上我們的呼吸變得比較困難的原因。在水體附近,空氣更重,因為空氣中包括了更多的水滴。

地球周圍的空氣形成了大氣層,並受到引力的控制。因此,它對地球的表面施加了一定的壓力。空氣的密度為1.293千克/立方米。

過去,對空氣的研究

一位名叫伊萬傑利斯塔託裡切利的科學家,他是伽利略的追隨者,他首次證明了大氣壓的存在。1643年,他進行了一次水銀實驗。他用了一根1米長的管子,裡面裝滿了水銀。管子的一端有一個開口,而另一端則是密封的。

此外,託裡切利還用了另一個裝有液態金屬的容器,他將管子從敞開的孔中放到容器裡。這時,水銀開始流出,但這個過程停止在刻度為760毫米處。

很明顯,容器上部的水銀表面受到了一定的壓力。由此證明了空氣是有重量的,而水銀管就成了氣壓計的原型。

我們是如何知道地球大氣層具有重量的?

人們發現,每平方釐米的地球表面,空氣壓力約為1千克。在視覺上,你可以想像每一個這樣的面積作為一個空氣柱。那麼,地球的大氣殼也可以稱為空氣海洋。因此,大氣層是由大量這樣的柱子組成的。

我們需要知道地球表面包含了多少平方釐米。事實上,這些信息是已知的,地球的表面積為5.1億平方公裡,而1平方公裡包含了10的10次方平方釐米。

結果發現, 51乘以10的17次方平方釐米是整個地球表面上的空氣柱數量,如果轉化成重量的話,這數量就是巨大的。

一個有趣的事實:如果空氣用力擠壓我們每個人的話,那麼為什麼這種壓力我們仍然難以察覺呢?事實上,在我們的身體裡,也有空氣,它提供了一種對抗和平衡的壓力。

因此,通過簡單的實驗就可以證明空氣是有重量的。空氣是由各種氣體組成的,而這些氣體又是由原子和分子組成的,就像任何物質一樣。重力吸引了地球的大氣層,所以有一個大氣壓的概念。在1平方釐米的地塊上,空氣壓力為1公斤。如果做一個簡單的計算,考慮到地球的整個表面,地球表面所有空氣的重量約為51乘以10的14次方噸。

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