大气压强(作用在单位面积上的大气压力)

大气压强作用在单位面积上的大气压力

大气压强是作用在单位面积上的大气压力,简称大气压或气压。1654年格里克在德国马德堡作了著名的马德堡半球实验,有力地证明了大气压强的存在,这让人们对大气压有了深刻的认识。

气压不仅随高度变化,也随温度而异。气压的变化与天气变化密切相关。

中文名

大气压强

外文名

atmospheric pressure

单位

标准大气压

物体压强:

p=F/S(在都使用国际单位制时,单位是pa)

在受力面积一定时,压力越大,压强的作用效果越明显。(此时压强与压力成正比)在压力不变的情况下,增大受力面积可以减小压强;减小受力面积可以增大压强(此时压强与受力面积成反比)。

液体压强:

p=ρgh(p液=F/S=G/S=mg/S=ρ液Vg/S=ρ液Shg/S=ρ液hg=ρ液gh)

(1)液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强。

(2)液体的压强随深度增加而增大。在同种液体内部的同一深度处,液体向各个方向的压强相等;不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。

影响关系

大气压强与海拔高度

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。

在海拔3000m之内,每上升10m大气压强约减小100Pa,在海拔2000m之内,每上升12m大气压强约减小1mmHg。

地面上空气的范围极广,常称“大气”。离地面200公里以上,仍有空气存在。虽其密度很小,但如此高的大气柱作用于地面上的压强仍然极大。人体在大气内毫不感觉受到气压的压迫,这是因为人体的内外部同时受到气压的作用且恰好都相等的缘故。

气体压强与体积的关系

这里所说的气体压强并不是指大气压强,而是指一定质量的气体的压强。

由于气体的压强实质上是大量的做无规则运动的气体分子与容器壁不断碰撞而产生的,因此当其他条件不变的情况下,气体体积减小会使气体分子与容器壁碰撞的次数增多而使压强增大。

机翼原理示意图

在温度不变时,一定质量的气体体积越小,压强越大;体积越大,压强越小。

打气筒就是利用这一原理制成的。

密闭容器内气体压强的影响因素

一定量的密闭气体,其压强与其体积、温度等因素有关,具体可以表示为:PV=nRT;其中P表示气体压强,V表示气体总体积,n表示气体所含分子量,R为常量,T为气体的温度。由此也可印证,“在温度不变时,一定质量的气体体积越小,压强越大;体积越大,压强越小。”

沸点与大气压的关系

实验表明,一切液体的沸点,都是气压减小时减小,气压增大时增大,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。

由于气压随高度降低,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8844.43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。

流体压强与流速的关系

流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小(即伯努利原理)。

飞机的升力:机翼上方的空气流速大,压强小;下方的空气流速小,压强大,这一压强差产生压力差,使飞机获得竖直向上的升力。

高压锅

高压锅是利用增大锅内气压,提高水的沸点的道理制成的。使用高压锅烧饭时,高压锅盖子内就是一个密封容器。

加热时锅内水的温度不断升高,水的蒸发也不断加快,由于锅是密封的,因此水面上方的水蒸气就越来越多,锅内的气压就越来越大,直到将气压阀顶起发生跑气为止,锅内气压才不再增大。此时锅内气压一般接近1.2个大气压。在这样的气压下,水的沸点接近120℃,而食品由生变熟是个升温的过程,温度越高熟得就越快,所以高压锅烧饭自然容易熟了。

打气筒

是利用气体压强跟体积的关系制成的生活常用工具。打气筒内有一个活塞,其上有一个凹形橡皮盘,向上拉活塞时,活塞下方的空气体积增大,压强减小,活塞上方的空气就从橡皮盘四周挤到下方,向下压活塞时,活塞下方空气体积缩小,压强增大,使橡皮盘紧抵着筒壁不让空气漏到活塞上方;继续向下压活塞,当空气压强足以顶开轮胎气门(气门是一个单向阀门)上的橡皮套管时,压缩空气就进入轮胎。

应用

活塞式抽水机是利用活塞的移动来排出空气,造成内外气压差而使水在气压作用下上升抽出,当活塞压下时,进水阀门关闭而排气阀门打开;当活塞提上时,排气阀门关闭,进水阀门打开,在外界大气压的作用下,水从进水管通过进水阀门从上方的出水口流出。这样活塞在圆筒中上下往复运动,不断地把水抽出来。

离心式水泵的工作原理

水泵在起动前,先往泵壳内灌满水,排出泵壳内的空气。当起动后,叶轮在电动机的带动下高速旋转,泵壳里的水也随叶轮高速旋转,由于离心力的作用而被甩入出水管中。这时叶轮附近的压强减小,大气压使低处的水推开底阀,沿进水管泵壳,进来的水又被叶轮甩入出水管,这样一直循环下去,就不断把水抽到了高处。

活塞式抽水机和离心泵,都是利用大气压,把水抽上来,因为大气压有一定的限度,因而抽水机的汲水扬程——水面到水泵的高度差——也有一定的限度,不超过10.334米。当然,实际扬程远远大于这个高度,因为水被抽到了水泵后被泵“甩”了上去,可以达到很高的高度。

气压与人体健康

气压与人体的影响,概括起来分为生理的和心理的两个方面。

气压对人体生理的影响主要是影响人体内氧气的供应。人每天需要大约750毫克的氧气,其中20%为大脑耗用,因脑需氧量最多。当自然界气压下降时,大气中氧分压、肺泡的氧分压和动脉血氧饱和度都随之下降,导致人体发生一系列生理反应。以从低地登到高山为例,因为气压下降,机体为补偿缺氧就加快呼吸及血循环,出现呼吸急促,心率加快的现象。由于人体(特别是脑)缺氧,还出现头晕、头痛、恶心、呕吐和无力等症状,甚至会发生肺水肿和昏迷,这叫高山反应。

同时,气压还会影响人体的心理变化,主要是使人产生压抑情绪。例如,低气压下的阴雨和下雪天气、夏季雷雨前的高温湿闷天气,常使人抑郁不适。而当人感到压抑时,自律神经(植物神经)趋向紧张,释放肾上腺素,引起血压上升、心跳加快、呼吸急促等。同时,皮质醇被分解出来,引起胃酸分泌增多、血管易发生梗塞、血糖值急升等。[1]

参考资料

1.气压与人体健康·中国气象局

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