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【物理小课堂】为何人们对“两头成年大象重量”的大气压毫无知觉?

2020-04-10 09:49

来源:郑州新东方优能中学

作者:优能君

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  自然界乃至宇宙中,有许多独特的韵律和运转方式,他们彼此纠缠、永不停歇的舞步造就了我们眼前这个多姿多彩的世界。物理,则是研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律。

  在地球上,空气是人类赖以生存的“生命气体”,其中包含着许多不同的气体分子。气体分子存在于我们周围,不断运动,时刻围绕着我们、挤压着我们、撞击着我们,同时也维持着我们的生命。

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  空气也被称作大气,在我们眼中是透明的,如果大气有颜色,我们将看见空气受热上升、遇冷下降、热胀冷缩,不断运动变化。人类看不见大气的运动,却可以感受到大气变化的结果,并称之为“天气”。

  春日里微风和煦,风就是空气从一个地方流动到另一个地方的结果,人们看不见空气流动,却能感受到微风拂面。温度的变化促使空气不断由高压区向低压区分流,会形成空气环流,引起天气变化,这也是地理上不同气候的形成因素之一。

  实际上大气的运动是个蕴含巨大能量的过程,气体分子之间不断推挤、碰撞,携带着巨大的能量。当地表温度升温较快,使得地表上方的空气升温也很快时,空气中的气体分子将会加快速度向高处扩散,大气情况瞬息万变,甚至来不及平衡就会有新的空气移动,天空中将会形成厚厚的云层,升温的空气冲向云层,于是乌云层开始翻滚,雷电交加,风暴来临了。

人们只能看见翻滚的乌云,看不到运动的气体分子,同样,人们也感受不到气体分子的撞击与挤压。气压用于衡量微小的分子撞击某个表面的力度。大气所带来的大气压是最常见的一种气压,一个标准大气压为101.325千帕,相当于人平躺,两头成年大象压在人体上,但是人们却对此毫未察觉。因为在漫长的进化中,正常情况下人体内部和外界大气相通,人体内的压强与大气压强是相等的,所以人们感受不到大气的撞击与挤压。1654年5月8日,格里克做了“马德堡半球实验”,格里克和助手当众把一个黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈;再把两个半球壳灌满水后合在一起;然后把水全部抽出,使球内形成真空;最后,把气嘴上的龙头拧紧封闭。这时,周围的大气把两个半球紧紧地压在一起。16匹马背道而拉,才将两个半球分开。由此格里克向世人证明了大气压的存在。

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  而在三百五十多年后的现代,大气压的运用已经渗透到了人们生活的每个细节每个角落,人们用吸管喝奶茶,人们把吸盘吸到墙上,人们压水井从地下取水等等。

庄子有云“判天地之美,析万物之理”,物理能够揭开万物的表象,探寻其中的真谛,找出其中的本质。身为一门理科,却又和自然紧密结合。在物理的海洋中,我们可以找到日常现象的原因,为什么下雪不冷化雪冷,为什么天空会出现彩虹,为什么天空是蓝色的,为什么地球是圆的人却掉不下去。最后附上一个小实验---瓶吞鸡蛋。通过这个实验,大家可以感受到大气压的威力。

  实验材料:剥壳的熟鸡蛋、瓶口比鸡蛋小一点的空瓶子、白纸、打火机。实验步骤: 点燃白纸,放到空瓶中,然后将熟鸡蛋小头朝下迅速塞住瓶口,把瓶口堵严不要漏气,观察鸡蛋位置的变化。


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