高中物理标准大气压(从常识出发看待中学物理)

之前我们探讨液体压强的时候就说过流体的性质,液体是流体的一种,另外还有一种我们常见却不太注意的流体,那就是空气在地球的表面由于重力的作用,有一层厚厚的空气层包围,今天小编就来聊一聊关于高中物理标准大气压?接下来我们就一起去研究一下吧!

高中物理标准大气压(从常识出发看待中学物理)

高中物理标准大气压

大气压强

之前我们探讨液体压强的时候就说过流体的性质,液体是流体的一种,另外还有一种我们常见却不太注意的流体,那就是空气。在地球的表面由于重力的作用,有一层厚厚的空气层包围。

关于大气压强的测量,我们前面说过流体压强p=ρgh,因为第一:大气的密度ρ从上到下是不均匀的,第二:g值随着距离地球的距离不同也是有变化的,第三:你很难在地球上找到一个准确的大气的高度h,三个相关要素都不好确定,所以靠公式计算是比较难的。

那么对于大气压强,我们怎么测量呢?我们之前已经说过,流体之所以流动,是因为流通中某一个小颗粒周围的压力不再平衡,说白了就是某一个方向上出现了压力差,也就是压强差。就好像你在中间,周围四个方向有四个同学用同样的力推你,你是不动的,可是当某一个同学把力撤掉,由于你的周围出现了压力差,所以你就动了。所以科学家托里拆利想出了一个精妙的办法。直接计算大气压难,那就制造一种和大气压强差所产生的压力相平衡的力,以间接的方法测量它。

假设现在有一种流体,它在大气压下,当它周围的大气压不同时,我们很容易知道它会向气压小的地方流动,科学家找到了一种密度很大的流体——水银。现在把一个装有水银的容器放在桌上,水银里面竖立一根均匀的玻璃管,我们知道管中的气压等于容器中水银所受的气压,现在我把管中的空气抽去一些,我们很容易想到由于内外的气压差造成了水银向管中流动,所以管内水银会高于容器中的水银平面,现在我再把空气抽去一些,水银柱就会更高一些,直到我把管中的空气全部抽去,你会发现玻璃管中有一根高高的水银柱,这时候管中再也没有空气可以抽了,也就是出现了一段真空。你会发现水银柱并不是无限高涨的。那是因为水银会受到重力的作用,而这重力会抵消由于空气压强差所带来的压力差。大气压强的最大值,就是当管中出现真空的时候,外部大气压全部作用在水银柱上的时候。当此时,水银柱受到向上的大气压力的作用,又受到重力的作用,由于水银柱保持静止,我们很容易根据前面的知识确定它所受的是平衡力。于是大气压力等于重力。而关于水银的重力我们很容易求得G=mg=ρVg=F压=pS。由于在管中,大气压的作用面积和水银柱的底面积都是玻璃管的横截面积。水银V=Sh所以就是pS=ρShg,p=ρgh,也就是说大气压强就等于水银柱的压强。

现在我再用第二种方式解释一下,求大气压p。还是从达到平衡状态开始,我们取水银柱最底部的一个点为研究,由于水银柱高度不再变化,所以这个点静止,所以可以断定这个点是平衡的,也就可以断定它上下的压强相等,而水银是一种流体,所以它的压强P=ρgh,当然这里的ρ是指水银的密度,因而可知,大气在此处的压强p气=p汞=ρ汞gh。两个意思是一样的,同学们可以领会一下大气的压强。

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