能源知识 大气压力

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篇首语:贵有恒,何必三更起、五更眠、最无益,只怕一日曝、十日寒。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了能源知识 大气压力相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

  气象台每天都要发布天气预报。天气预报的主要依据就是气压随时间和空间的变化。一般,一个地方气压降低时多阴雨天气,气压升高时多晴。根据气压计的读数,再参考其他的气象要素变化情况,就可作出简易的天气预报。

  气压指大气的压强,即单位面积上所承受的压力。某地的气压值等于该地单位面积垂直向上,延伸到大气层顶的空气柱的总重量。气压的单位可用毫米水银柱高度来表示,气象上常用毫巴来度量。一毫巴约等于3/4毫米水银柱高的压力。地面气压一般在1000毫巴左右。

  气象上规定,把温度为0℃、纬度为45度的海平面作为标准情况时的气压,称为1个大气压,其值为760毫米水银柱高,或相当于1013.25毫巴。

  很久以前人们以为空气是没有重量的,直到1634年,意大利科学家托里拆利测出了气压值。当时曾做了这样的实验:把一根一端封闭、长91厘米的玻璃管装满水银,然后倒转过来,把开口的一端插在盛有水银的槽子里。如果大气没有重量,这时管中的水银将会全部流进水银槽里。事实并非如此,这时只有少量的水银由管中流到槽内,而大部分仍留在管中,用尺去量,留下的高度约为76厘米。

  由于玻璃管封闭的一端形成了真空,它是没有重量的。那么是什么力量使得水银柱维持在76厘米高度呢?托里拆利认为,玻璃管中水银所停的这个高度,是被作用在容器水银面上的大气重量平衡所致。

  水银密度约13.6克/厘米,重力加速度约981厘米/秒,于是可算出76厘米水银柱高的大气压力相当于1013毫巴。

  我们来计算一下一个人在地面上受到的大气总压力,一个中等身材的人的身体表面积约等于15,000平方厘米,这样他所承受的总压力将达15吨之多。也许你难以置信,但事实的确如此。我们所以感觉不到有这样大的压力,是因为空气压力不单单从体外,而且也从体内作用到我们的身体上。如果外部气压减低得多,则人体内部的空气就要膨胀,这时人会感到晕眩,血管也易破裂,这就是现代高空飞机采用密封舱的原因。

  现在气象台站测量气压常用的水银气压表,就是根据托里拆利实验原理制作的。不过增加了一些装置,使读数更加精确,其误差在±0.1毫米水银柱高的范围内。

  空气是可压缩的。处在最低层的地面空气密度最大,愈往高处,密度愈小,气压也愈低。气压随高度减少得很快。地面气压值为1013毫巴。到了6公里高度,气压降到472毫巳。10公里处气压降到264毫巴。30公里处,气压值为11.52毫巴。

  除大气压力、温度、湿度之外,大气密度也是一个较重要的量,它指的是单位体积内所含大气的质量。在地面附近,一立方米的体积内含有13公斤的空气,而同体积的水却有一吨,所以水的密度是大气密度的800倍。

  在日常生活中,常碰到这样的事:在赤日炎炎的夏天,你把打足了气的自行车停在路边,过了几个小时后去看,却发现放在烈日下的自行车轮胎瘪了。什么原因呢?原来是被烈日曝晒的自行车轮胎内空气膨胀,使轮胎爆炸引起的。所以在夏天,自行车胎不能把气打得太足。实验证明,处于密闭容器内的气体,如果温度越高,那么它的压强就越大。一定质量的气体,它的体积、温度和压强的变化遵循一定的规律。法国人克拉珀珑就用一简单的关系式表示了这个规律:

  压强×体积

  常数

  温度

  这一规律告诉我们,对一定质量的气体,当它的压强维持不变时,则温度和体积的变化成正比;当它的温度维持不变时,则体积和压强成反比;或当它的体积固定时,则压强和温度成正比。人们又把这一式子叫气体状态方程。它还可以写成其他形式。

  大气的状态处于不断变化中,但是,如果表示大气状态的气压、温度和体积三者中的任何两个确定之后,则整个大气状态也就确定了。

  大气温度

  春夏秋冬,寒来暑往,给人最直接的感觉是气温的变化。大气温度是表示空气冷热程度的物理量。温度常与热量联系在一起,但热量与温度却是两个完全不同的概念。热是能量,而温度是一种量度。一支火柴的火焰,会把手指灼痛,说明它的温度很高。但是当用手去摸冬季取暖的散热片却不致于被烫伤。点燃火柴的温度虽然比散热片高,但火柴提供给房间的热量却比散热片少得多。所以可把温度比作测速计的读数。

  用来测量温度的仪器叫做温度表。最简单的温度表是根据液体热胀冷缩的原理制作的。我们平常用的和医用的温度表制作比较简单。将一定量的液体(水银或酒精)密封在管径均匀、下端呈球形、内抽真空的玻璃毛细管之中,因管子内径极细,故温度有微小变化,液柱高度就有明显的升降。把这种温度表放在结冰的水中,将此时的液柱高度定为零度,再把它放在沸腾的水中(一个大气压),将这时的液柱高度定为100度,其间刻成100等分,即为我们常用的摄氏温标,记作“℃”。如果将水的冰点定为32度,沸点定为212度,中间划成180等分,这就是欧美常用的华氏温标,记作“F”。

  科学上常用一种开氏温标,又称绝对温标,记作“K”它的零度等于-273.18℃,使用时,常取其近似值-273℃。摄氏温标与绝对温标的换算关系为:

  C=K-273

  除了液体温度表外,还有材料制作的温度表,如金属片温度表、电阻温度表等等。

  你知道哪儿是世界上最冷和最热的地方吗?

  世界上最冷的地方在南极。整个南极洲,终年气候严寒。那里的常年平均气温为-25℃左右,11月至次年3月为“夏季”,但气温仍在0℃以下;4月至10月为冬季,气温达-50℃~-60℃。南极洲可谓是地球上气温最低的一个洲了。

  不过,第一次正式获得世界寒极称号的地方是在北极。1885年2月,人们在北纬64度的奥依米康,测到了-67.8℃的最低气温。1957年5月,位于南极极点的美国安莫森—斯考脱观测站,传出了一个惊人的消息,那里的最低温度降到了-73.6℃,因而世界寒极由北半球转换到南极去了。后来,在1967年,挪威的科学工作者在南极点附近记录到的气温为-94.5℃,成为迄今最低的温度。

  那么,地球上最热的地方在哪里呢?

  我国新疆的吐鲁番盆地是有名的“火洲”。神话小说《西游记》里所描述的火焰山,就在那里。那里全年有三个多月平均气温在30℃以上;一年中最热的7月,平均气温高达33~34℃,每天最高气温均超过40℃。然而,这算不了什么。非洲的利比亚,曾达到58℃的高温,这一记录至今未被刷新,称为地球上的“热极”。

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