我们置身在空气中,我们感觉不到气体压强的影响,是因为身体内外压强是一致的。气体压强简称气压,压泛指气体对某一点施加的流体静力压强,气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的。根据理想气体定律pv=nRT:气体压强的大小与气体的量(n)、气体的温度(T)成正比,与气体的体积(v)成反比 R为通用气体常量
大气压是指地球上某个位置的空气产生的压强。地球表面的空气受到重力作用,由此而产生了大气压强.地球上面的空气层密度不是相等的,靠近地表层的空气密度较大,高层的空气稀薄,密度较小.大气压强既然是由空气重力产生的,高度大的地方,它上面空气柱的高度小,密度也小,所以距离地面越高,大气压强越小.通常情况下,在2千米以下,高度每升高12米,大气压强降低1毫米水银柱。
空气受重力的作用,空气又有流动性,因此向各个方向都有压强.讲得细致一些,由于地球对空气的吸引作用,空气压在地面上,就要靠地面或地面上的其他物体来支持它,这些支持着大气的物体和地面,就要受到大气压力的作用.单位面积上受到的大气压力,就是大气压强;第二,可以用分子运动的观点解释.因为气体是由大量的做无规则运动的分子组成,而这些分子必然要对浸在空气中的物体不断地发生碰撞.每次碰撞,空气分子都要给予物体表面一个冲击力,大量空气分子持续碰撞的结果就体现为大气对物体表面的压力,从而形成大气压.若单位体积中含有的分子数越多,则相同时间内空气分子对物体表面单位面积上碰撞的次数越多,因而产生的压强也就越大.
实验表明,在海拨2000米以内,每升高12米,大气压就降低一毫米汞柱,约133帕。利用这一特点,在海拨2000米以内,测出某地的大气压值,可计算某地的海拨高度。
标准大气压是在标准大气条件下海平面的气压,1644年由物理学家托里拆利提出,其值为101.325kPa,是压强的单位,记作atm。化学中曾一度将标准温度和压力(STP)定义为0°C(273.15K)及101.325kPa(1atm),但1982年起IUPAC将“标准压力”重新定义为100 kPa。1标准大气压=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.339m水柱。1标准大气压=101325 N/㎡。(在计算中通常为 1标准大气压=1.01×10^5 N/㎡)。100kPa=0.1MPa
大气压不是固定不变的。为了比较大气压的大小,在1954年第十届国际计量大会上,科学家对大气压规定了一个“标准”:在纬度45°的海平面上,当温度为0℃时,760毫米高水银柱产生的压强叫做标准大气压。既然是“标准”,在根据液体压强公式计算时就要注意各物理量取值的准确性。从有关资料上查得:0℃时水银的密度为13.595×10^3千克/m³,纬度45°的海平面上的G值为9.80672牛/千克。于是可得760毫米高水银柱产生的压强为
p水银=ρ水银gh=13.595×10^3千克/m³×9.80672牛/千克×0.76米=1.01325×105帕。这就是1标准大气压的值。
我们都知道因为高原上气压低,煮东西煮不熟,只能使用高压锅。也就是说气压跟液体的沸点有关。实验表明,一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高,同种液体的沸点不是固定不变的.说水的沸点是100℃必须强调是在标准大气压下。
由于气压随高度减小,所以水的沸点随高度降低,例如:海拔1000米处水沸点约97℃,3千米处约91℃,在海拔8844米的珠穆朗玛峰顶,水在72℃就可以沸腾,因而在高山上烧饭要用不漏气的高压锅,锅内气压可以高于标准大气压,使水沸点高于100℃,不但饭熟得快,还可以节省燃料。
气压计是根据托里拆利(Evangelista Torricelli,1608~1647)的实验原理而制成,用以测量大气压强的仪器。可分为水银气压、无液气压。
利用托里拆利管来测定大气压的一种装置。玻璃管底部的水银槽是用一个皮囊所代替,并附有可以调准的象牙针使其指示水银面,叫做“福廷式水银气压计”,在玻璃管外面加上一个金属护套,套管上刻有量度水银柱高度的刻度尺。在水银槽顶上另装一只象牙针,针尖正好位于管外刻度尺的零点,另用皮袋作为水银槽底。使用时,轻转皮袋下的螺旋,使槽内水银面恰好跟象牙针尖接触(即与刻度尺的零点在一水平线上),然后由管上刻度尺读出水银柱的高度。
此高度示数即为当时当地大气压的大小。另外还有不需调准象牙针的观测站用气压计,可测低气压山岳用的气压计,以及对船的摇动不敏感的航海用气压计。大气压强不同支持的水银柱的高度不同,根据P=p(水银密度)hg,计算出的压强就等于大气压强,当然这个计算制造气压计时就算出来标到气压计上了,通过水银面对准的刻度,就可以知道气压的大小了!
无液气压计是气压计的一种,最常见的是金属盒气压计。它的主要部分是一种波纹状表面的真空金属盒。为了不使金属盒被大气压所压扁,用弹性钢片向外拉着它。大气压增加,盒盖凹进去一些;大气压减小,弹性钢片就把盒盖拉起来一些。盒盖的变化通过传动机构传给指针,使指针偏转。从指针下面刻度盘上的读数,可知道当时大气压的值。它使用方便,便于携带,但测量结果不够准确。如果在无液气压计的刻度盘上标的不是大气压的值,而是高度,于是就成了航空及登山用的高度计。