大气压

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大气压,又称大气压强,简称气压,是指单位面积上承受的常压柱的重量。气象学上,它通常以毫米或毫巴或水银柱高度表示。一个标准大气压是1013.2毫巴,或相当于760毫米汞柱。大气压的国际单位是帕斯卡,缩写为Pa。符号是Pa。在气象学中,人们通常使用千帕斯卡(kPa)或百帕斯卡(hpa)作为单位。其他常用的单位有:巴(1bar=100000Pa)和厘米水银柱(又称厘米水银柱)。 从空气分子运动的角度看,...

大气压简介

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大气压,又称大气压强,简称气压,是指单位面积上承受的常压柱的重量。气象学上,它通常以毫米或毫巴或水银柱高度表示。一个标准大气压是1013.2毫巴,或相当于760毫米汞柱。大气压的国际单位是帕斯卡,缩写为Pa。符号是Pa。在气象学中,人们通常使用千帕斯卡(kPa)或百帕斯卡(hpa)作为单位。其他常用的单位有:巴(1bar =100000 Pa)和厘米水银柱(又称厘米水银柱)。

从空气分子运动的角度看,大气压力是空气分子运动和地球重力场共同作用的结果。在这种综合作用下,许多空气分子在每一时刻对一个平面单位面积施加的平均冲击力表示为气压。哪里的空气分子密度高,哪里的空气分子平均动能就高。因此,冲击力更大,导致气压更高。

1643年,托里拆利实验成功地测量了大气压力。1654年,在马德伯里半球实验中,如果把半球的空间抽走,需要16匹马才能把它拉开,证明了大气压力的存在和力量。大气压力与人们的日常工作和生活密切相关。例如,气象学家利用大气压力的变化来预测天气,在食品工业中,他们可以通过降低气体压力来形成真空来延长保质期。

托里拆利测量大气压实验

概念

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含义

大气压是指单位面积上大气柱的重量,气象学上常用毫米(毫巴)或水银柱高度表示。一个标准大气压是1013.2毫巴,或相当于760毫米汞柱。地面越高,气压越低,因此可以根据气压的垂直变化来计算高度。在水平方向上,气压差会引起空气流动。从空气分子运动的角度看,大气压力是空气分子运动和地球重力场共同作用的结果。

常见单位

大气压的国际单位是帕斯卡,缩写为Pa。符号是Pa。在气象学中,人们通常使用千帕斯卡(kPa)或百帕斯卡(hpa)作为单位。其他常用的单位有:巴(1bar =100000 Pa)和厘米水银柱(又称厘米水银柱)。

相关概念

 真空
真空理论认为,在给定的空间中,低于一个大气压的稀薄气体的状态称为真空状态。与通常的大气状态相比,真空状态主要具有以下两个基本特征。

(1)在真空状态下,气体压力低于一个大气压。因此,地球表面的各种真空容器必然要承受大气压力,显然,压差的大小是由容器内外的压力值决定的。由于作用于地面的大气压力约为101325N/m2,当容器内部压力很低时,容器所能承受的压力可达一个大气压。

(2)在真空状态下,单位体积气体分子密度低于常压下气体分子密度。因此,分子之间、分子与电子、离子等物质之间以及分子与容器壁等各种表面之间的碰撞次数相对减少,气体分子的平均自由程(气体分子连续碰撞之间飞行距离的统计平均值)增加。

标准大气压物理学上,纬度45度(即零海拔)海平面的年平均大气压定义为1个标准大气压(ATM)。这个标准大气压是一个确定的值。其取值为1标准大气压=760毫米汞柱=1.033工程大气压=1.0133 × 10的5次方Pa=0.10133 MPa。

大气压有两个单位:毫米和毫巴。毫巴是根据水银柱的高度,以毫米(mm)表示大气压高度的单位。例如,如果空气压力为760毫米,则表示当时的大气压力等于水银柱在760毫米高度处产生的压力。另一种类型是在天气预报广播中经常听到的毫巴(mb)。它是用单位面积上接收到的大气柱压力的量来表示大气压力水平的一个单位。1毫巴=1000达因每平方厘米(1巴=1000毫巴)。因此,1毫巴在1平方厘米的面积上表示1000达因的力。当气压为760毫米时,相当于1013.25毫巴,这就是所谓的标准大气压。

绝对压力与相对压力直接作用于容器或物体表面的压力称为“绝对压力”,绝对压力值从绝对真空开始,符号为PABS。压力表、真空表、u型管等仪表所测得的压力称为“表压”(又称相对压力),“表压”从大气压力开始,符号为Pg。相对压力又称表压,是压力表上显示的压力,是指设备内部的实际压力与大气压力之差。

三者的关系为:PABS=B(大气压)+Pg,压力的法定单位为Pa,较大的单位为MPa=106Pa。

在旧的单位制中,压力的测量单位是kgf/m2(千克每平方厘米),1gf/cm2=0.098 MPa。

表压(相对压力)单位:MPa (G),绝对压力单位:MPa (A)。

用于测量绝对压力的压力表称为绝对压力表。在大气中,当没有施加压力时,压力表指示仪器所在位置的大气压力(这是一个变量,由仪器所在位置的高度决定)。当力值为绝对真空时,表读数为零,绝对压力无负值。

发现历程

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17世纪,意大利物理学家伽利略·伽利莱发现,一台水泵可以把水抽到10米高的地方,不管水泵再怎么改进,它都不能再把水抽得更高了。伽利略设想,这可能是因为大自然害怕真空有一个极限,这个极限可以通过水柱的高度来测量。

1643年,埃万杰利斯塔·托里拆利在佛罗伦萨进行了著名的“托里拆利实验”,成功地测量了大气压力,这是一个76cm高的汞柱所能产生的压力。他的实验驳斥了亚里士多德关于自然界“厌恶真空”的理论,证实了“气海”理论。托里拆利成为第一位测量大气压力值的科学家。

1654年,马格德堡市长奥托·冯·格里克在罗马帝国的雷根斯堡(今德国雷根斯堡)进行了一次科学实验,充分证明了大气压力的存在和强度。这个实验也被称为马格德堡半球实验。

形成原理

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微观

从微观的角度看,大气压力的原理可以用分子动力学理论来解释。由于气体是由大量不规则运动的分子组成的,这些分子不断地与周围的物体发生碰撞。每当发生碰撞时,空气分子就会对物体表面产生冲击力,空气分子大量连续碰撞的结果就反映在大气对物体表面施加的压力上,从而形成大气压力。同时,单位体积内分子越多,同一时间内单位面积内空气分子与物体表面的碰撞次数越多,产生的压力也就越大。

宏观

从宏观上看,大气压力的产生与重力和空气的流动性有关。由于地球对空气的吸引力,空气在地面上受到重力的作用,从而产生垂直向下的压力。此时,需要一个物体或地面来支撑压缩空气。这些支撑大气层和地面的物体将受到大气压力的影响。单位面积接收到的大气压力就是大气压力。此外,地球上的空气密度也不均匀。靠近地表的空气密度和压力更高。上层的空气稀薄,密度和压力都较低。这与气体压力的微观解释是一致的。

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词条目录
  1. 大气压简介
  2. 概念
  3. 含义
  4. 常见单位
  5. 相关概念
  6. 发现历程
  7. 形成原理
  8. 微观
  9. 宏观

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