如何计算大气压?

空气作为一种流体,其作用于某一点压力的方式与液体柱非常相似。包裹地球的气体外壳被称为大气层,而大气层所施加的压力我们称之为大气压。地球表面单位面积上所受的空气柱作用力,即等于大气压。

> 某一点的大气压等于从该点延伸到大气层顶部的单位横截面积空气柱的重量。

简而言之,这就是空气作用在表面上的力。在海平面,大气压的值为 1.013 × 10^5 帕斯卡。

> 测量大气压的一些主要单位如下:

>

> – 1 atm = 1.013 × 10^6 dyne/cm2

> = 1.013 × 10^6 N/m2 (Pa)

> – 1 bar = 10^6 dyne/cm2

> = 10^5 N/m2

> – 1 millibar (m bar) = 10^-3 bar

> = 10^3 dyne/cm2

> = 10^2 N/m2

> – 1 torr = 1 mm of Hg

> – 1 atm = 101.3 kPa

> = 1.013 bar

> = 760 torr

测量大气压的设备

大气压在确定天气状况和水体化学成分等方面起着至关重要的作用。大气压的急剧下降通常预示着低气压系统,这种低气压系统主要伴随着多雨、多云的天气。反之,大气压的急剧上升则通常预示着晴空和干燥的天气。

所有这些主要变化主要是通过各种测量大气压的设备来测量的。这些测量设备在我们的日常生活中有着广泛的应用。不过,以下是五种常用的测量大气压的设备:

  • 水银气压计
  • 开口管流体压力计
  • 液压机
  • 液压升降机
  • 液压制动器

水银气压计

意大利科学家 E. 托里拆利 是第一个设计出精确测量大气压方法的人。水银气压计是一种用于测量某一点大气压的简单仪器。它是一根长 1 米的玻璃管,一端封闭,里面装有干净干燥的水银。用拇指按住管口后,将管子插入水银槽中。当松开拇指时,管内的水银面会略微下降,最终静止在高于槽内水银面 76 厘米的垂直高度处。

当将其倒置在装有水银的槽上方时,管内的水银会向下滑动,直到稳定在某个水平。由于这种情况,槽内的水银面会上升。当管内的水银面变得稳定时,我们可以说,水银施加的压力与大气压相等。让我们通过下面讨论的例子来理解这一点:

!image水银气压计

在海平面,气压计管中的水银柱高度位于槽内水银面上方 76 米处。让我们考虑如图所示的两个同一水平面上的点 B 和 C。由于它们位于同一水平面,因此这些点受到的压力相同。

PC = PB = Pa

其中 Pa 是大气压。

但是根据绝对压力的表达式,

PB = PA + ρgh

其中 ρ 是水银的密度,h 是水银的高度,PA 是管内水银上方区域的压力(= 0)。

PC = PB = 0 + ρgh
PA = ρgh

在海平面 Pa = 1 atm 且 h = 76 cm。

因此,水银气压计中的 76 厘米水银柱 对应的大气压相当于 1 个标准大气压

开口管流体压力计

开口管流体压力计是一种用于测量压差,或测量封闭在容器内的气体压力的仪器。它由一个两端开口的 U 形管组成。管内装有密度为 ρ 的液体。管的一端向大气开放,另一端连接到要测量压力的系统。

我们在 U 形管中取一种合适的液体。为了测量微小的压差,我们可以在压力计管中使用低密度液体,如油。而为了测量巨大的压差,我们则使用高密度液体,如水银。让我们通过下面讨论的例子来理解这一点:

!image开口管流体压力计

设 P 为封闭样品的压力,Pa 为大气压。与连接到系统的另一臂相比,U 形管开口臂中的液面上升,设两臂液位差为 h,液体密度为 ρ。U 形管中的液体在两个臂中处于不同的水平。

让我们考虑位于同一水平面上的两个点 A 和 B,那么根据帕斯卡定律,各自点的压力 PA 和 PB 应该

声明:本站所有文章,如无特殊说明或标注,均为本站原创发布。任何个人或组织,在未征得本站同意时,禁止复制、盗用、采集、发布本站内容到任何网站、书籍等各类媒体平台。如若本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系我们进行处理。如需转载,请注明文章出处豆丁博客和来源网址。https://shluqu.cn/42778.html
点赞
0.00 平均评分 (0% 分数) - 0