壓力與壓強專題——大氣壓強

什麼是大氣壓強

大氣對浸沒在它裡面的物體的壓強叫做大氣壓強，簡稱大氣壓。

產生的原因

空氣的重力和大氣的流動性。

重力很好理解，這裡解釋一下流動性。空氣中有水分子，氧氣分子，氮氣分子，二氧化碳分子等等，這些分子就像幼兒園的小朋友，不僅會上躥下跳還會東奔西跑，這就是流動性。

流動為什麼會 產生壓強呢?你想啊，這些「小朋友」跑來跑去，撞到牆壁上，撞到你身上，就有碰撞，有碰撞，就有壓力，有壓力就有壓強。

其實大氣有壓強最根本的原因是流動性，因此大氣向四面八方都會產生壓強。當然你會問，是什麼讓這些氣體動起來的，把這個問題留到高中，希望你可以在高中好好探究氣體的流動性到底是什麼？

證明大氣壓存在的試驗

馬德堡半球試驗

將球中的氣體抽乾，發現需要很大的力才能把球拉開，由此說明，大氣存在壓強。

需要很大的力才能拉開，因為外面有空氣也就是有大氣壓強，有壓強就有壓力，裡面沒空氣，就沒有壓強，沒有壓強就沒壓力，那麼球體就會被外面的力狠狠的壓住。

大氣壓的測定

託裡拆利的試驗

管內灌滿水銀，排出空氣，然後反轉放入盛有水銀的槽裡，放開手指，將管子豎直固定，當管內水銀液面停止下降時，讀出此時水銀液柱與水槽中水平液面的豎直高度差，約為760mm。我們把760mm高的水銀柱產生的壓強叫做1個標準大氣壓，簡稱1個大氣壓（atm）

這個實驗就是用平衡知識，大氣壓和液體產生的壓強平衡，用液體壓強來得到氣體壓強。

思考一些問題：

1、為什麼是灌滿水銀倒放入水銀槽中？

因為只有灌滿後，排除管中的所有氣體，倒放之後，頂部是真空，水銀柱產生的壓強才是大氣的壓強。如果不是灌滿水銀，留有部分空氣，那麼測出的壓強就是偏小的。

2、為什麼用水銀而不是水？

試驗的本質其實是液體的壓強更大氣壓強平衡，液體壓強公式p=ρgh，水銀的密度13.6g/cm3 水的密度1g/cm3，如果用水做試驗，要做到平衡，那麼h得是水銀柱的13.6倍，差不多是10m,3層樓那麼高！一沒有那麼長的管子，二哪怕有測量柱子也不方便。

3、槽中的水銀能否換成水?

很明顯不能！水銀密度大，是液體金屬，幾乎不溶於水，最後變成水銀沉底，水上升，充滿整個管子，試驗就沒有了任何意義！

大氣壓的特點

空氣內部向各個方向都有壓強，大氣壓隨高度增加而減小，因為高度增加，空氣密度變小，「小朋友」變少，流動性變低，壓強就小了。

一般來說，晴天大氣壓比陰天高，冬天比夏天高。

大氣壓的變化及對沸點的影響

先做一個小實驗：用酒精燈把水煮沸，正常氣壓下，水的沸點為100℃。然後移開酒精燈，溫度慢慢降低，水不再沸騰。這時候用針筒把容器的空氣，立馬抽乾，水居然又沸騰了，為什麼？

首先，水溫是低於100℃，水再次沸騰也是真的，那麼說明水的沸點變化了，而且是變低了。本來100℃沸騰的水，現在可能只要95℃、90℃就會沸騰。

所以得出結論：水的沸點會因為大氣壓的降低而降低。

因為這個結論，在高原煮食物，就需要高壓鍋。因為食物要熟，需要100℃以上的溫度持續加熱，而高原上水的沸點因為壓強變小而降低，用普通鍋，就煮不熟食物。

高壓鍋就是在普通鍋的基礎上增加了密封性，可以在比較封閉的空間內不斷得增加水蒸氣，&34;多了，壓強就大了，沸點變高了，食物就能熟了。

大氣壓的應用

虹吸現象：

如果要給魚缸換水，我們用一個裝滿水的皮管放入魚缸中，魚缸中的水就會被吸出魚缸，流到右邊的容器中，這就是虹吸現象，應用了大氣壓強的知識。

那麼，水是怎麼被吸出的？皮管中的水因為重力，會向下流，那麼管子中一定會出現一部分真空，這樣一邊是大氣壓，一邊是真空，有了壓強差，大氣壓就把魚缸中的水壓出。

其實虹吸現象，水泵等應用，本質就是製造了壓強差。

氣體壓強和體積的關係

先做一個小實驗：

拿出一個針筒（不帶針），先抽一點空氣，然後用拇指堵住針筒口，用力壓針管，拇指會有向外彈的趨勢。而向外拉針管，拇指有被吸入針筒的趨勢。為何？

首先，拇指堵住針筒口，針管屬於封閉空間。用力壓針管，拇指向外彈，說明針管的壓強比較大，變大的原因是，氣體體積變小。

向外拉針管，有被吸入針筒的趨勢，是因為針管內氣體體積變大，導致壓強變小。

最後得出結論：

一定質量的氣體，體積減小、壓強增大；體積增大，壓強減小。