一、概念:
大氣對浸在它裡面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓,說明:「大氣壓」與「氣壓」(或部分氣體壓強)是有區別的,如高壓鍋內的氣壓一一指部分氣體壓強。高壓鍋外稱大氣壓。
二、生活中的例子:
①紙片託水實驗(又叫覆杯實驗)
②吸盤掛鈎
③吸管吸飲料
④鐵桶中加少量水,加熱鐵桶使水蒸發汽化趕走空氣,蓋上蓋子,迅速給鐵桶外殼澆冷水,鐵桶變癟。
⑤自來水筆彈幾下皮管可以吸取墨水。
⑥注射器針尖插入藥液中,向後拔起活塞,藥液進入針管。
⑦飲水機桶中的水不流出來。等等。
三、產生原因:
因為空氣受重力並且具有流動性。
四、大氣壓的存在----實驗證明
歷史上著名的實驗----馬德堡半球實驗。
五、大氣壓的實驗測定----託裡拆利實驗
1、實驗過程:在長約1m,一端封閉的玻璃管裡灌滿水銀,將管口堵住,然後倒插在水銀槽中放開堵管口的手指後,管內水銀面下降一些就不再下降,這時管內外水銀面的高度差約為760mm。(手指要戴指套)。
原理分析:在管內與管外液面相平的地方取一液片,因為液體不動故液片受到上下的壓強平衡。即向上的大氣壓=水銀柱產生的壓強。
這種研究方法叫轉換法。
2、結論:大氣壓
p=760mmHg=76cmHg=ρ水銀gh
=13.6×10^3kg/m^3×9.8N/kg×0.76m
=1.013×10^5Pa≈1×10^5Pa≈100kPa
(其值隨著外界大氣壓的變化而變化
3、說明
(1)實驗前玻璃管裡水銀灌滿的目的是使玻璃管倒置後,水銀上方為真空;若未灌滿,則留有少量空氣,導致測量結果偏小。
(2)之所以用水銀是因為水銀的密度最大,所需要的託裡拆利管最短。
(3)實驗若把水銀改成水,則大氣壓可以支持10.34米的水柱,託管的長度至少要11m。
(4)將玻璃管稍上提或下壓,管內外的高度差不變,將玻璃管傾斜,豎直方向高度不變,長度變長。
(5)如果往水銀槽添加水銀,託管內外水銀面高度不變。
(6)水銀柱的高度與託管的粗細、形狀、傾斜程度無關。
(7)如託管長度小於760mm則水銀柱將全部充滿。
(8)1個標準大氣壓=p0=1atm
=760mmHg=76cmHg=1.013x10^5Pa。
六、大氣壓的特點
1、特點:空氣內部向各個方向都有壓強,且空氣中某點向各個方向的大氣壓強都相等。
2、大氣壓隨高度增加而減小,且大氣壓的值與地點、天氣、季節的變化有關。一般來說,睛天大氣壓比陰天高,冬天的大氣壓比夏天的高。
3、大氣壓變化規律研究:能發現什麼規律?
①大氣壓隨高度的增加而減小。
②大氣壓隨高度的變化是不均勻的,低空大氣壓減小得快,高空減小得慢。
③在3000m以內,海拔高度每升高10m,大氣壓減小100Pa。
4、測大氣壓的儀器叫氣壓計。氣壓計分為水銀氣壓計和無液氣壓計。登山用的高度計是根據氣壓計改裝的。
七、應用:活塞式抽水機和離心式水泵。
①活塞式抽水機抽水髙度不超過10.34m。
②離心泵吸水揚程不能超過10.34m。壓水揚程靠離心力甩出去,可以超過10.34m。
八、沸點與壓強
1、內容:一切液體的沸點,都是氣壓減小時降低,氣壓增大時升高。
2、應用:高壓鍋、除糖汁中水分。
3、教材緒言中的實驗:剛燒開的燒瓶倒過來澆冷水,燒瓶中氣壓降低,沸點降低,水又會重新沸騰。
九、體積與壓強
1、內容:質量一定的氣體,溫度不時,氣體的體積越小壓強越大,氣越大壓強越小。
2、應用:解釋人的呼吸,打氣筒,風箱原理。
十、大氣壓的計算
①根據F=pS,可以求出大氣壓力的大小。
②人的血壓:收縮壓(心臟收縮時,血液從心臟流向動脈,流向四周,壓強大些)(90~140mmHg),舒張壓(心臟舒張,血液從四周回到靜脈再回到心臟,壓強小些)(60~90mmHg)。1mmHg≈133Pa。
③馬德堡半球所需拉力的計算:大氣壓相當於壓在以球的半徑為圓的面積上,若馬德堡半球的直徑為D,則所需要的拉力為F=pS=p0×π(1/2D)^2。
④高壓鍋的計算:p內=p外+m閥g/S孔。