氣壓

氣壓

氣壓(英文名:atmospheric pressure;air pressure),是氣體對某一點施加的流體靜力壓強,來源是大氣層中空氣的重力,即為單位面積上的大氣壓力的國際,單位是帕斯卡(或簡稱帕,符號是Pa)。氣象學中,人們一般用千帕(kPa)、或使用百帕(hpa)作為單位。其它的常用單位分別是:巴(bar,1bar=100,000帕)和厘米水銀柱(或稱厘米汞柱)。氣壓不僅隨高度變化,也隨溫度而矣。氣壓的變化與天氣變化密切相關。水平方向向上氣壓分布的差異可引起空氣的流動。因此,對氣壓的觀測和預報是做好天氣預報的重要基礎。

基本信息

簡要概述

英文名

氣壓(atmospheric pressure;air pressure)

氣體壓強

在任何表面的單位面積上空氣分子運動所產生的壓力。p=F/S

氣壓以百帕(hPa)為單位,取一位小數。

常用單位

標準大氣壓

氣壓 氣壓

表示氣壓的單位,習慣上常用水銀柱高度。例如,一個標準大氣壓等於760毫米高的水銀柱的重量,它相當於一平方厘米麵積上承受1.0336公斤重的大氣壓力。由於各國所用的重量和長度單位不同,因而氣壓單位也不統一,這不便於對全球的氣壓進行比較分析。因此,國際上統一規定用"百帕"作為氣壓單位。經過換算:

一個標準大氣壓=1.013*10^5帕(毫巴)

1毫米水銀(汞柱)柱高=4/3百帕(毫巴)

1個標準大氣壓=760mm水銀(汞柱)柱高

單位換算

1MPa(兆帕)=1000kPa(千帕)=1000000Pa(帕斯卡)1bar(巴) = 0.1MPa1atm(標準大氣壓)=0.1013MPa=1.013bar=760mmHg=10.33mH2O1kgf/cm2(工程公斤力)=0.981bar=0.0981Mpa1psi(Lb/in2 )=0.07031kgf/cm2=0.06893 bar=6.893kpa1MPa=145psiPsi(lb/in2 )磅/平方英寸,常用在歐美等英語區國家的產品參數上通常在行業說的“公斤”是指“bar”

氣壓成因

分子動理論可知,氣體的壓強是大量分子頻繁地碰撞容器壁而產生的。單個分子對容器壁的碰撞時間極短,作用是不連續的,但大量分子頻繁地碰撞器壁,對器壁的作用力是持續的、均勻的,這個壓力與器壁面積的比值就是壓強大小。

影響因素

氣壓的大小與海拔高度、大氣溫度、大氣密度等有關,一般隨高度升高按指數律遞減。氣壓有日變化和年變化。一年之中,冬季比夏季氣壓高。一天中,氣壓有一個最高值、一個最低值,分別出現在9~10時和15~16時,還有一個次高值和一個次低值,分別出現在21~22時和3~4時。氣壓日變化幅度較小,一般為0.1~0.4千帕,並隨緯度增高而減小。氣壓變化與風、天氣的好壞等關係密切,因而是重要氣象因子。通常所用的氣壓單位有帕(Pa)、毫米水銀柱高(mm·Hg)、毫巴(mb)。它們之間的換算關係為:100帕=1毫巴≈3/4毫米水銀柱高。氣象觀測中常用的測量氣壓的儀器有水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計。溫度為0℃時760毫米垂直水銀柱高的壓力,標準大氣壓最先由義大利科學家托里拆利測出。

發現歷程

1640年10月的一天,萬里無雲,在離佛羅倫斯集市廣場不遠的一口井旁,義大利著名科學家伽利略在進行抽水泵實驗。他把軟管的一端放到井水中,然後把軟管掛在離井壁三米高的木頭橫樑上,另一端則連線到手動的抽水泵上。抽水泵由 伽利略的兩個助手拿著,一個是富商的兒子——32歲,志向遠大的科學家托里拆利,另一個是義大利物理學家 巴利安尼(Giovanni Baliani)。托里拆利和巴利安尼搖動抽水泵的木質把手,軟管內的空氣慢慢被抽出,水在軟管內慢慢上升。抽水泵把軟管吸得像扁平的飲料吸管,這時不論他們怎樣用力搖動把手,水離井中水面的高度都不會超過9.7米。每次實驗都是這樣。伽利略提出:水柱的重量以某種方式使水回到那個高度。
氣壓實驗 氣壓實驗
1643年,托里拆利又開始研究抽水機的奧妙。根據伽利略的理論,重的液體也能達到同樣的臨界重量,高度要低得多。水銀的密度是水的13.5倍,因此,水銀柱的高度不會超過水柱高度的1/13.5,即大約30英寸。托里拆利把6英尺長的玻璃管裝上水銀,用軟木塞塞住開口段。他把玻璃管顛倒過來,把帶有木塞的一端放進裝有水銀的盆子中。正如他所預料的一樣,拔掉木塞後,水銀從玻璃管流進盆子中,但並不是全部水銀都流出來。托里拆利測量了 玻璃管中水銀柱的高度,與他料想的一樣,水銀柱的高度是30英寸。然而,他仍在懷疑這一奧秘的原因與水銀柱上面的真空有關。第二天,風雨交加,雨點敲打著窗子,為了研究水銀上面的真空,托里拆利一遍遍地做實驗。可是,這一天水銀柱只上升到29英寸的高度。托里拆利困惑不解,他希望水銀柱上升到昨天實驗時的高度。兩個實驗有什麼不同之處呢?雨點不停地敲打著玻璃,他陷入沉思之中。一個革命性的新想法在托里拆利的腦海中閃現。兩次實驗是在不同的天氣狀況下進行的,空氣也是有重量的。抽水泵奧秘的真相不在於液體重量和它上面的真空,而在於周圍大氣的重量。托里拆利意識到:大氣中空氣的重量對盆子中的水銀施加壓力,這種力量把水銀壓進了玻璃管中。玻璃管中水銀的重量與大氣向盆子中水銀施加的重量應該是完全相等的。大氣重量改變時,它向盆子中施加的壓力就會增大或減少,這樣就會導致玻璃管中水銀柱升高或下降。天氣變化必然引起大氣重量的變化。托里拆利發現了大氣壓力,找到了測量和研究大氣壓力的方法。

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