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大气压真神奇

时间:2022-01-29 百科知识 版权反馈
【摘要】:大气压真神奇最早注意到空气有质量的是意大利科学家伽利略。伽利略推断,瓶子质量增加是因为里面的空气增多了,因此,空气是有质量的。伽利略的学生托里拆利把老师的思想推进了一大步。每单位面积的地面上承受的大气柱的质量,也就是大气柱施加在单位面积上的压力,就是气象学上所谓的气压。托里拆利设计的这个实验装置,成了世界上第一个测量大气压强的气压计。
大气压真神奇_趣味气象

大气压真神奇

最早注意到空气有质量的是意大利科学家伽利略。他将一个空瓶(当然里面有正常气压的空气)密封起来,放在天平上,与一堆砂子平衡。然后,他用打气筒给那个瓶子灌气,并再次加以密封。伽利略把这只瓶子再放到天平上去,这时天平失去了平衡,只有再往砂堆里添加一两颗小砂子,天平才会平衡。伽利略推断,瓶子质量增加是因为里面的空气增多了,因此,空气是有质量的。

很早,人们就注意到,用来输送水的虹吸管,当它跨越高度为10米以上的山坡时,水就输不上去了;在超过10米深的井里,抽水泵就不起作用了。人们也知道,只要把水管里的空气抽走,造成一个真空,那么水就会沿着水管往上流。当时,人们无法解释水为什么会往上流,就借用古希腊学者亚里士多德的名言“大自然讨厌真空”来解释。粗略一想也对,大自然是不让真空存在的,一旦真空出现就让水来填补,于是水就被抽上来了,真空出现在哪里,水就跟到哪里。可是,为什么水到了10米高的地方就再也上不去了呢?尽管10米以上也存在真空。对此,伽利略只能解释说大自然的那种“厌恶”是有限度的,对10米以上的真空,它就不厌恶了,因而水就再也抽不上去了。“智者千虑,必有一失”,伽利略对抽水问题的解释过于牵强附会。

伽利略的学生托里拆利把老师的思想推进了一大步。他认为,既然空气有质量就会产生压力,就像水有质量会产生压力和浮力一样。正是空气的压力把水从管子里往上压,压到10米的高度时,水柱的质量正好等于空气的压力,水再也压不上去了。为了证实这一点,托里拆利设计了一个实验,并让自己的助手维维安尼帮助去做。

要用10米高的水柱做实验是很不方便的,因为它有三四层楼那么高。怎样观测呢?托里拆利聪明地利用相对质量为水的13.6倍的水银来做实验。他叫人制作了一根1米长的玻璃管,一端封闭,一端开口。维维安尼将水银灌满管子,然后用手指堵住开口的一端,将管子颠倒过来使开口的一端朝下,再放进一个盛满水银的陶瓷槽里。当他放开按住管口的手指时,管里的水银很快下降,当水银面降到76厘米高度时,就不再降低了。换算一下就可以得出,76厘米高的水银柱产生的压强,约等于10米水柱产生的压强。这个实验表明,水银槽里水银表面所受到的大气压强,约等于76厘米高的水银柱所产生的压强。

大气有质量就会给地面以一定的压力。每单位面积的地面上承受的大气柱的质量,也就是大气柱施加在单位面积上的压力,就是气象学上所谓的气压。

托里拆利设计的这个实验装置,成了世界上第一个测量大气压强的气压计。后来,气象报告中的气压单位也曾沿用多少厘米(或毫米)水银柱高来表示。

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