30吨油罐车爆炸威力（大气压的威力究竟有多大）

曾有人做过这样的一个实验，一块两百公斤重的巨石从高空抛下仅仅能够将油罐车表面砸出一个小坑，而将油罐车内的空气抽走之后，大气压却能够在瞬间把油罐车压扁，为什么大气压的威力如此之大？生活中还有哪些利用大气压的例子？为什么人在大气压下不会像油罐车一样被压扁？

图 1被压扁的油罐车

大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强，简称大气压或气压。大气压虽然看不见但却是真实存在的。在人们还没有认识到大气压这一具体概念的时候就已经开始利用排出空气来进行抽水活动了，由于并没有什么理论支撑，亚里士多德解释道：这是因为大自然讨厌真空，所以才会将排出的空气用水来填满。

图 2亚里士多德

一千八百年后亚里士多德的“死对头”伽利略对这一说法产生了深深地怀疑：“我们不能相信亚里士多德所说的那样，仅仅认为某物是轻的，某物是重的，而应当认识到所有的物体都有其各自的重量，只不过各有重量大小不同和质地疏密之分而已。”

17世纪的意大利佛罗伦萨，人们在打井时发现一旦井深超过10米，压水机就压不出水来。伽利略听说后就更加坚定了对亚里士多德“大自然讨厌真空”这一说法的怀疑，但当时伽利略已身患重病，双目失明的他把自己的一些想法说给了自己的学生及助手——托里拆利。

图 3伽利略

托里拆利是伽利略的学生和晚年的助手，在1642年伽利略去世后，他沿着伽利略的想法进行了进一步的思考和验证。1643年，托里拆利取来一个一端密封的1米长的玻璃管，将管内灌满水银，再把开口的一端盖住，将其翻转倒立在水银槽中，结果显示管内的水银明显下降，并稳定停留在槽面上方大约76cm的位置，即使是倾斜一定角度，垂直高度仍然停留在76cm。托里拆利根据这一实验现象进行了大胆的推测：水银在管内的高度是大气的重量压迫槽内的水银导致的，水银柱上方的空间是真空的。

这高76cm的水银柱所产生的压强，就被作为1个标准大气压。

图 4托里拆利和托里拆利实验

这就是著名的托里拆利实验，也是历史上第一次在实验室内制造出真空，将真空的概念从古时的辩证法带至实验物理中。

这个实验并没有现在看起来这么简单，首先，玻璃管在当时是易碎且难得的，实验时灌满1千克的水银时常常使得玻璃破掉。

其次，在当时的舆论环境下，讨论真空会被视为异端是一件极其危险的事情。也正是因为这一原因，托里拆利并没有将这一研究立刻公之于众。1644年10月，法国科学家梅森拜访托里拆利，托里拆利将自己的研究成果分享给了梅森，梅森又把这一研究分享给了帕斯卡以及在法国的其他科学家，这才让托里拆利的研究公开。

图 5托里拆利实验

帕斯卡也是一位非常著名的科学家，他受了托里拆利实验的启发，在1946年做了相同的实验，并提出了大气压会随着高度的上升而降低的推测。他带领自己的亲戚和朋友先后去了50米高的钟楼上和法国南部的山上做实验，实验发现随着实验地点高度的增加，管中水银下降的高度也在变低，只是在很高的山上数据变化更为明显，这一发现不仅仅进一步验证了托里拆利实验的真实性，更是奠定了气象学的基础。

图 6帕斯卡

1654年神圣罗马帝国时期，马德堡市长奥托·冯·格里克见很多人仍然不相信且不理解托里拆利实验，作为一名热爱科学的军人，格里克想要向市民们证明这一实验。于是他拿来了两个黄铜半圆球，这两个黄铜半圆球就是日后物理教科书中必会出现的重要知识点。

格里克将这两个半圆球垫上橡皮圈，然后灌满水合在一起，利用抽水工具把球内的水抽空，让球内形成一个真空的状态。将这一工具准备好之后，格里克在半球的两侧各拴上四匹马，格里克一声令下，马夫扬鞭催马，八匹马就在众目睽睽下使劲奔跑但这个黄铜球仍然纹丝不动，前来看热闹的人都惊呆了，这远远超出了他们的认知。

图 7奥托·冯·格里克

在稍作休息后，格里克又让人多牵来几匹马，这一次在两侧各栓了八匹马，随着一声令下，马儿又奔跑起来，啪的一声这个铜球终于被拉开了，这便是历史上著名的“马德堡半球实验”，格里克用这个实验让当时的人们相信了真空、大气压的存在。

图 8马德堡半球实验

那么大气压究竟有多大呢？以至于能够轻松地压扁油罐车？前面我们提到1标准大气压就是能够托起76cm的水银柱时的大气压强，此时的1标准大气压叫做P₀。

P₀≈1.013×10⁵Pa，因此我们通过数字看出来大气压如此之大，所以才能够瞬间将油罐车压扁。那么为什么人身处大气压之中却没有被大气压压扁呢？这是因为我们的体内肺部也是存在着大气压强，所以内外抵消，一般情况下人不会感受到大气压的压力。

图 9大气压实验

当然大气压也不是一成不变的，除了在前文中提到的大气压力随高度的变化之外，还有大气压力沿水平方向的变化与大气压力的日、年变化。

地面气压日变化的一般规律是：一天中有一个最高值和一个次高值；一个最低值和一个次低值。最高值出现在9～l0时，次高值出现在21～22时；最低值和次低值分别出现在15～16时和3～4时。

图 10大气压强的变化

大气压在日常生活中的应用有很多，除了抽水机之外，生活中还有很多利用大气压的例子，比如我们平时打针时医生使用的注射器，先把注射器中的空气排出形成真空状态，然后用针孔插到要吸取的药瓶之中，外界气压大，在大气压的作用下将药水压到注射器之中。

再比如真空吸盘，我们将吸盘固定在墙面上，用力挤压将吸盘中的空气排出，此时吸盘内部也形成了一个真空的状态，外界的大气压就给予了吸盘一个压力，将吸盘牢牢地压在墙面上，让它不会掉下来。

图 11注射器

生活处处皆学问，大家可以留心观察一下生活中还有什么是与大气压有关呢？

参考资料：

[1]李建,晏敏,李润城.趣探大气压强[J].发明与创新(初中生),2022(01):26-27.

[2]至红,小渝.大气压强是多少[J].小猕猴智力画刊,2021(Z2):34-37.

[3]萧如珀,杨信男.1644年10月:托里拆利示范了真空的存在[J].现代物理知识,2013,25(05):57-58.DOI:10.13405/j.cnki.xdwz.2013.05.008.

[4]李任承,马伯林.浅谈大气压强及其变化[J].物理通报,1996(11):18-19.

作者：新茶 校稿编辑：小宛

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