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2024-06-04
空气压强：探寻其巨大威力
【摘要】：一般情况下大气压强随着高度的增大而减小。普遍观点认为是1644年由托里拆利通过水银实验证实了大气压强的存在，并且准确地测出了标准大气压的值为76厘米汞柱。马德堡半球各式各样的化工用真空吸盘证明大气压存在的小实验用剥了壳的熟鸡蛋塞住广口瓶的瓶口，实验前用手轻轻用力，不能将鸡蛋完整地压入瓶内。
大气压强 揭示空气的巨大威力
我们在给自行车打气的时候，都有过这样的经验——打着打着就感觉打不动了，似乎有一股神秘的力量在和我们抗衡一样，这时我们就会认为车胎里的气已经打满了。那么，为什么会出现打不动的情况呢，这股神秘的气体力量又是什么呢？
用于测试压力的压力表
大气压强是重要的气象要素之一，它是由于地球周围大气的重力而产生的压强，其大小与高度、温度等条件有关。一般情况下大气压强随着高度的增大而减小。大气压强产生的原因可以从不同的角度来解释。一种是空气本身受重力的作用，又具有流动性，因此向各个方向都有压强。讲得更为具体一些就是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，这些支持着大气的地面或地面上的物体，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。第二种是从分子运动的观点来进行解释的，因为气体是由大量的做无规则运动的分子组成的，而这些分子不断地对浸在空气中的物体发生碰撞，每次碰撞时空气分子都必然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。
是谁首先发现大气压强的呢？普遍观点认为是1644年由托里拆利通过水银实验证实了大气压强的存在，并且准确地测出了标准大气压的值为76厘米汞柱。
但是在结论传出的10年后，还是有人不能接受大气压强的存在，于是德国马德堡的市长兼学者奥托·格里克花费了4千英镑在马德堡广场上进行了著名的马德堡半球实验。首先，他和助手当众在黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈，把两个半球壳灌满水后合在一起；然后再把球内的水全部抽出，使球内形成真空；最后，把气嘴上的龙头拧紧密封。这时，周围的大气把两个半球紧紧地压在一起，最后用八匹高头大马来拉。这一实验让对大气压仍有质疑的人完全相信了这个世界上是存在大气压的。
最早对大气压强进行研究的意大利物理学家托里拆利
托里拆利进行大气压强研究实验原理图(www.chuimin.cn)
托里拆利实验演示器
现实生活中，对于大气压的应用非常普遍，比如高压锅就是把空气封闭在锅中，对锅内空气不断加热，锅内气体压强增大，使锅内的水沸腾时温度更高，更容易煮熟食物；真空吸盘是依靠外界大气压将其压在墙上，吸盘与墙面之间接近真空，从而使吸盘可以悬挂稍重的东西；中医所运用的拔罐疗法，实际是将加热的玻璃罐迅速按在人体某部位，等罐内空气冷却后，玻璃罐会被外界气压按在皮肤上，此时用力拔下玻璃罐，会吸出人体内有害的毒血，从而有利于身体的康复；就连飞机的飞行也是利用了大气压的原理，当空气流过机翼时，一部分空气从飞机机翼上方流过，一部分空气从机翼下方流过，空气在相同的时间内流过不同的距离则速度不相同，因为机翼上方呈流线型，所以机翼上方空气流速较大，大气压较小；下方很平，空气流速较小，大气压较大，于是，飞机在高速行驶时，机翼上下的压力差使飞机获得了升力。
马德堡半球
各式各样的化工用真空吸盘
证明大气压存在的小实验
用剥了壳的熟鸡蛋塞住广口瓶的瓶口，实验前用手轻轻用力，不能将鸡蛋完整地压入瓶内。将点燃的棉球扔入装有细沙（防止温度过高烧裂瓶底）的瓶中，迅速将该熟鸡蛋堵在瓶口，待火熄灭后，鸡蛋会“嘣”的一声掉入瓶内。 上述实验证明，由于棉花燃烧使瓶内气压降低，当瓶内压强小于瓶外大气压强时，鸡蛋在大气压强的作用下，被压入瓶内。
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