(共20张PPT)
在玻璃杯中盛满水,用一张纸片盖着,再倒过来?(
?图8-25
)?,看看杯中的
水是否会流出来?想一想,是什么力托住纸片的?
将挂物钩的吸盘压在光滑的墙壁上?(
?图8-26
)?,尽量挤出吸盘里面的空气,
即使在钩上挂重物,吸盘仍然不会脱落,是什么力使吸盘紧贴在墙壁上的?
1654年5月8日,德国马德堡市市长奥托·冯·格里?(?O.vonGuericke,1602—1686)?做了一个轰动一时的实验。他把两个半径约为20cm的中空铜质半球紧密地结合成一个大圆球,并抽去球内的空气。这时,许多人使劲也拉不开。后来,市长叫人拉来了16匹马,分成两队使劲拉,在一声巨响中,两个半球被拉开了。这就是物理学史上著名的马德堡半球实验。是什么神奇的力量使两个半球紧紧地粘在一起的呢?
大量实验证明,大气确实存在着压强。由大气产生的压强叫做大气压
强?(
?atmospheric
pressure
)?,简称大气压。
怎样测量大气压?
大气压多大呢?我们可以用一个简单的实验作粗略的测定。如图8-28所示,先把注射器的活塞推至顶端,把管内空气排出,用橡皮帽把它的小孔堵住。然后在活塞下端悬挂钩码,并逐渐增加钩码数量,直到活塞将开始被拉动时为止。为了用这个实验估测出大气压的值,需要测量哪些物理量?请列出用测得的物理量表示的大气压表达式。你估测的大气压的数值是多少?
图8-28 估测大气压
1643年,意大利科学家托里拆利?(?E.Torricelli,1608—1647)?首先用实验的方法测出了大气压强的值。他在一根长约1m、一端封闭的玻璃细管内灌满汞液,用手指堵住管口,再将管口向下插入汞液槽中。移开手指后,会看到管内汞柱随即下降。当汞柱降到管内外液面的高度差约为760mm时,它就停止下降了。若将管子倾斜,管内外液面的高度差仍保持不变。玻璃细管内汞柱液面上方是真空,而管外汞液面上受到大气压强p0作用,正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱,这表明大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。后来,人们把这个实验?(?图8-30)?叫做托里拆利实验。
图8-29 托里拆利
汞液
760mm
汞柱
真空
通常,人们把高760mm汞柱所产生的压强,作为1个标准大气压?(?standardatmosphericpressure)?,符号为1atm。1atm的值约为1.013×105Pa。这相当于有10N的压力作用在1cm2的面积上,比大象躺倒时对地面的压强还大。
1atm=
1.013×105
Pa
在技术上,可以直接用仪器测量出大气压强的大小。如图8-31所示的汞气压表,是在托里拆利实验的基础上研制成的。图8-32是无液气压计,表盘指针能显示气压的大小。
图8-31
汞气压表
图8-32 无液气压计
(a)
用注射器给沸腾的水
打气加压,水还能继续沸腾吗?
(b)对沸腾的水停止加热,随即用注射器抽气减压,水会再次沸腾吗?
通过图8-34所示的实验可以知道,水的沸点与水面上的气压有关:当气压增大时,水的沸点升高;当气压减小时,水的沸点降低。进一步的研究表明,液体的沸点随液体表面的气压增大而升高,随气压的减小而降低。
由于水的沸点随气压变化而变化,高山上气压低,水的沸点也低,所以在高山上煮饭时,虽然水已经沸腾,但米饭还没有煮熟是常见的现象,因此要用密闭的高压锅?(?图8-35)?。由于锅内的气压高于外面的大气压,这样就能使水的沸点升高,把饭煮熟。我国市面上的高压锅,工作压强约为1.3×105Pa,可以使水的沸点升高到124℃左右,用它来煮饭,还能节省时间。
航天服是航天员必备的生命保障和防护救生装备。航天服分为舱内航天服和舱外航天服两种。舱内航天服用于航天员在载人飞船发射、返回时穿着,为航天员创造合适的体表压力、气体成分以及温度、湿度等生存条件。舱外航天服用于航天员离开飞船进行舱外活动时穿着?(?图8-36)?,它的结构和系统比舱内航天服更为复杂。
离心式水泵是利用大气压强把水从低处“抽”向高处的。它的结构如图8-37所示,主要部分是泵壳和装在泵壳里的叶轮,叶轮的轴跟电动机?(?或柴油机)?的轴相连。水泵启动前,应使泵壳里灌满水。启动后,高速旋转的叶轮将壳里的水甩到出水管内,从而造成叶轮转轴附近的气压减小,这样水就在大气压强的作用下,推开底阀沿着进水管进入泵壳。进来的水又被叶轮甩到出水管内……只要电动机持续地带动叶轮旋转,水就会不断地从低处“流”向高处。