大气压强发现的故事
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大气压强的发现是跟抽水机的使用紧密相连的。
在很古的时候,人们已经会用吸取式抽水机抽水了。
那时人们用“自然害怕真空”的说法,解释水在抽水机中随活塞上升的观象。
对这种现象的真正原凶——大气压强的作用,是不知道的。
1640年,随着生产的发展,在意大利‘的繁华商业城市佛罗伦萨,人们想用抽水机抽出深度在10米以上的矿坑中的水。
结果发现,水只能吸到大约10米的高度。
技师们想了各种办法,使活塞跟筒壁紧密配合,但仍然不能使水升得更高。
技师们向当时的大科学家伽利略求教,伽利略因年老多病,不能仔细考察和研究这个问题。
但是,他指出:如果水在抽水机中能升高10米,那么,比水轻的油,应该升得更高。
比水重得多的水银,上升的高度应该比10米少得多。
伽利略去世后,他的学生托里拆利继续研究这个问题。
他用玻璃管代替不透明的金属圆筒,用水银代替水作实验。
实验结果,跟导师伽利略的预料完全相符。
水银在玻璃管中上升的高度,只有水上升高度的1/14左右。
在托里拆利实验中,玻璃管内水银的上方就是真空。
这说明自然界是可以产生真空的,自然害怕真空的说法并不成立。
托里拆利的实验,不仅揭示了大气压的存在,而且测出了大气压的值。
在大气压的作用下,水在抽水机中上升的最大高度10米左右。
大气压强发现的故事有句成语这样说:“重如泰山,轻如鸿毛”。
泰山之重是显而易见的,有比鸿毛还轻的东西吗?有!那就是空气。
现在知道,水的密度是1,做羽绒衣的羽绒的密度大约是0.23,而空气的密度却只有0.0128左右。
空气实在太轻了,在许多场合下它的存在都被人们忽略不计了。
最早注意到空气有重量的是意大利的物理学家伽利略。
他将一个空瓶(当然里面有正常气压的空气)密封起来,放在天平上与一堆砂子平衡。
然后,他设法用打气筒向那个瓶子打进更多的空气,并再次密封。
当伽利略把这只瓶子再放回到天平上时,这时的瓶子比那堆砂要重一点,只有再往砂堆里加添一两颗小砂子,天平才会平衡。
伽利略推断,瓶子重量增加是由于里面的空气增多了的缘故,因此,空气是有重量的。
虽然伽利略科学地测定空气是有重量的,但他却无法解释“大自然讨厌真空”这个老问题。
罗马时代以来,人们就注意到一个现象:用来输送水的水管,当它们跨越高度在10米以上的山坡时,水就输不上去了。
在超过10米深的井里,抽水泵便不起作用了。
人们早就知道只要把水管里的空气抽掉,造成一个真空,那么水就会沿着水管往上流。
他们无法解释水为什么会往上流,而不是通常那样“水往低处流”,就借用古希腊学者亚里士多德的名言“大自然讨厌真空”来解释。
粗一想也对,大自然是不让真空存在的,一旦真空出现就让水来填补,于是水就被抽上来了。
真空出现到哪里,水就跟到哪里。
可是,为什么水到了10米高的地方就再也上不去了呢?尽管11米、12米处也存在真空。
对此,伽利略只能解释说是大自然的那种“厌恶”是有限度的,到了10米以上的真空,它就不厌恶了,因而水就再也抽不上去了。
“智者千虑必有一失”,伽利略对抽水问题的解释过于牵强附会,使他没有触及到问题的实质。
伽利略的学生托里拆利把老师的思想推进了一大步。
他认为,既然空气有重量就会产生压力,就像水有重量会产生压力和浮力一样。
正是空气的压力把水从管子里往上压,压到10米的高度时,水柱的重量正好等于空气的压力,水再也压不上去了。
大气压强产生的原因大气压强讲解(优秀2篇)大气压强产生的原因大气压强讲解(优秀2篇)大气压强是谁发现的?篇一1654年春季的一天,法国勒根堡的郊外风和日丽,山坡下的平地上聚集了上千人,等着观看马德堡的市长奥托格里克表演的一个科学游戏。
皇帝、皇后也兴致勃勃地赶来了,所以现场的气氛格外热烈。
只见奥托格里克一手拿着由他设计制作的两个铁制的直径20厘米的半球来见皇帝。
他告诉皇帝,这两个半球,取名为马德堡半球,把它们合拢后,抽去里面的空气,两边即使各用五六匹马来拉也未必能拉开。
皇帝觉得这真是不可思议,催促奥托格里克赶快把实验做起来。
奥托格里克把两个半球啪地合上,然后用一个小唧筒,三下两下抽光了里面的空气。
他将两根又粗又结实的绳子系住半球两边的环,让两个彪形大汉,一人拉一头绳子使劲拔起河来。
只见那两个大汉都使出了浑身的力气,可那两个半球还是紧紧地抱在一起。
两边的壮汉增加到三个,可是两个半球反倒像越拉越紧了。
看的人都目瞪口呆,简直不相信自己的眼睛。
那小小的两个半球,怎么会吸得这样紧?这时奥托格里克干脆让壮汉们下来,牵过4匹骏马,一边2匹,让马来进行这场拔河比赛。
“啪,啪”,随着鞭声,骏马扬蹄奋力向前,可是无论骏马如何用力,却是前进不了半步,那两个半球牢牢地粘合在一起,依然如故。
奥托格里克吩咐将两边的马匹一匹一匹地增加,一直增加到两边各是7匹骏马,还是不见分晓。
看得众人都凝神屏息,广场上竟没有一点声音。
这时,奥托格里克吩咐再各加一匹马,驭手的鞭子甩得如爆竹般炸响,马嘶啸啸,尘土飞扬。
人们再也按捺不住,连皇帝、皇后也忘记了自己的身份,站起来,跟着人们手舞足蹈地高喊道:“加油!加油!”只听得“嘭”的一声,铁球终于裂成两半。
两边的8匹马各带着一个半球一下子冲出好几百米远。
这就是著名的马德堡半球实验。
皇帝看了实验,心里真是百思不得其解,便问奥托格里克说:“你莫不是在变什么戏法,要不,这两个半球怎么会有如此大的吸引力呢?”奥托格里克说:“不是两个半球有什么吸力,而是空气对它的压力,也就是大气压强!”“大气压强?”皇帝听了,越发觉得莫名其妙,这也难怪。
托里拆利大气压实验原理
托里拆利大气压实验是由意大利物理学家托里拆利在1643年发明的,它是用来测量大气压力的一种实验方法。
该实验原理基于气体的压缩性和弹性,通过测量气体在容器内的压力变化来计算大气压力。
实验装置通常由一个长颈瓶和一个水银压力计组成。
首先,将长颈瓶倒立于一盆水中,使其底部浸入水中。
然后,将水银压力计与长颈瓶相连,使其底部与长颈瓶内的空气相连。
此时,长颈瓶内的空气被水压挤压,使其体积减小,从而增加了内部气体的密度和压力。
这个过程可以通过观察水银压力计中水银柱的升高来测量。
接下来,将长颈瓶逐渐提起,使其底部逐渐脱离水面。
随着长颈瓶的提升,内部气体的体积逐渐增加,密度和压力逐渐降低。
这个过程同样可以通过观察水银压力计中水银柱的下降来测量。
根据气体的状态方程PV=nRT,可以将气体的压力与体积、温度和气体的分子数联系起来。
在托里拆利大气压实验中,气体的分子数和温度保持不变,因此可以通过测量气体的压力和体积来计算大气压力。
具体计算方法为:
P = hρg
其中,P为大气压力,h为水银柱的高度,ρ为水银的密度,g为重力加速度。
总之,托里拆利大气压实验通过测量气体的压力变化来计算大气压力,其原理基于气体的压缩性和弹性,是一种简单而有效的实验方法。
大气压发现的历史
17 世纪从前的人们以为自然界不存在真空,即所谓“自然界憎恶真空”。
关于抽水机能把水抽上来,以为是活塞上
涨后,水要立刻填满活塞本来占有的空间,以阻挡真空的形
成。
在 17 世纪中叶,有名意大利物理学家伽利略听到一个奇异
的事实:一台抽水机至多能把水抽到 10m高,不论如何改良抽
水机,也不可以把水抽得更高了。
他想自然界惧怕真空是有
限度的,这个限度能够用水柱的高胸怀出来。
不久他就逝世
了。
对这个问题的研究由他的学生托里拆利持续进行。
托里拆利料想,由于水银的密度大概是水的14 倍,假如用水银取代水,水银升起的高度应当是水升起高度的1/14 。
托里拆利设计了用水银柱查验这个预料的方案。
1643 年他的学生做了这个试验,结果证了然他的预料是正确的。
在托里拆
利试验中,玻璃管内水银面的上方就是真空,可见自然界是
能够存在真空的。
管内的水银柱是被大气压支持着的。
托里
拆利试验不只揭露了大气压的存在,并且测出了大气压的值。
托里拆利试验的信息传到法国,惹起了科学家们的宽泛兴趣。
帕斯卡推论说,假如水银柱是被大气压支持着的,那么
在海拔较高的地方,水银柱应当较短。
1648 年他的朋友沿多
姆山山坡从山脚到山顶建立了若干察看站,每个站上装一个
第 1页
托里拆利气压计,结果发现水银柱的高度随高度的增添而减小,证了然帕斯卡推论的正确。
第 2页。
格里克与大气压的发现
格里克(Torricelli, Evangelista)是一位17世纪意大利数学家和物理学家。
他在1643年发现了大气压。
格里克对于气体的压力作了广泛的研究,在他之前的研究者们也大致了解到气体有一定的压强。
然而,格里克做出的贡献是通过他的实验来量化和解释这种压力。
格里克设计了一个实验来研究压力的原因。
他取了一根长约一米的玻璃管,一端封闭后充满汞(一种金属元素)并倒置,另一端则开放在一个汞槽中。
他注意到,汞在管中会产生一个上升的高度,而不是排空。
通过这个实验,格里克发现汞的上升高度与大气压力有直接的关系。
他解释说,汞上升的高度是大气压力对管内汞的压力产生的结果。
当大气压力增加时,管内汞的压力增加,使得汞的上升高度也增加。
这个实验被后来称为“格里克实验”,标志着对大气压力的认识有了重大的突破。
格里克的实验结果为后来的大气压力研究奠定了基础,也为后来物理学中的气压定律提供了重要的支持。
气压的发现1640年10月的一天,万里无云,在离佛罗伦萨集市广场不远的一口井旁,意大利著名科学家伽利略在进行抽水泵实验。
他把软管的一端放到井水中,然后把软管挂在离井壁三米高的木头横梁上,另一端则连接到手动的抽水泵上。
抽水泵由伽利略的两个助手拿着,一个是富商的儿子——32岁,志向远大的科学家托里拆利,另一个是意大利物理学家巴利安尼(Giovanni Baliani)。
托里拆利和巴利安尼摇动抽水泵的木质把手,软管内的空气慢慢被抽出,水在软管内慢慢上升。
抽水泵把软管吸得像扁平的饮料吸管,这时不论他们怎样用力摇动把手,水离井中水面的高度都不会超过米。
每次实验都是这样。
伽利略提出:水柱的重量以某种方式使水回到那个高度。
1643年,托里拆利又开始研究抽水机的奥妙。
根据伽利略的理论,重的液体也能达到同样的临界重量,高度要低得多。
水银的密度是水的倍,因此,水银柱的高度不会超过水柱高度的1/,即大约30英寸。
托里拆利把6英尺长的玻璃管装上水银,用软木塞塞住开口段。
他把玻璃管颠倒过来,把带有木塞的一端放进装有水银的盆子中。
正如他所预料的一样,拔掉木塞后,水银从玻璃管流进盆子中,但并不是全部水银都流出来。
托里拆利测量了玻璃管中水银柱的高度,与他料想的一样,水银柱的高度是30英寸。
然而,他仍在怀疑这一奥秘的原因与水银柱上面的真空有关。
第二天,风雨交加,雨点敲打着窗子,为了研究水银上面的真空,托里拆利一遍遍地做实验。
可是,这一天水银柱只上升到29英寸的高度。
托里拆利困惑不解,他希望水银柱上升到昨天实验时的高度。
两个实验有什么不同之处呢?雨点不停地敲打着玻璃,他陷入沉思之中。
一个革命性的新想法在托里拆利的脑海中闪现。
两次实验是在不同的天气状况下进行的,空气也是有重量的。
抽水泵奥秘的真相不在于液体重量和它上面的真空,而在于周围大气的重量。
托里拆利意识到:大气中空气的重量对盆子中的水银施加压力,这种力量把水银压进了玻璃管中。
玻璃管中水银的重量与大气向盆子中水银施加的重量应该是完全相等的。
大气压强的发现与多位科学家和实验观察密切相关。
以下是一些关键事件和人物:
伽利略·伽利莱(Galileo Galilei):约在17世纪初期,伽利略通过一系列的实验研究了气体性质,包括空气对物体的作用力等。
伯努利(Daniel Bernoulli)原理:18世纪初,瑞士数学家伯努利提出了液体和气体运动的基本原理。
他的研究奠定了后来对气体压强的理解基础。
罗贝尔·波义耳(Robert Boyle):17世纪中期,英国物理学家波义耳进行了一系列压缩空气的实验研究。
他发现在恒定温度下,气体体积与压强成反比例关系,建立了著名的波义耳定律。
由图斯卡兰尼(Evangelista Torricelli)设计和实施的水银柱实验:1643年,图斯卡兰尼通过在一根闭合的玻璃管内注入水银,然后倒置在水盆中,观察到水银柱的高度不会一直下降,最终稳定在约760毫米的高度。
这个现象被认为是大气压强支撑的结果,这根管子就成为了著名的"托里拆利管"。
通过以上一系列的实验和观察,科学家们逐渐发现了大气压强的存在,并建立了相关的理论和规律。
这些发现对后来关于气象学、空气动力学和其他领域的研究具有重要的影响。
大气压的发现两千多年以前,古希腊学者亚里士多德提出了自然界害怕真空的说法,他认为抽水机能把水抽上来,是因为活塞上升后,水要立即填满活塞原来占据的空间,以阻止真空的形成.也就是说,自然界是不可能有真空存在的.可有一件事,却使人们感到很困惑.1600年,在意大利城市佛罗伦萨,人们用一台抽水机想抽走深矿坑里的水.但是用抽水机一试,发现水被提到不足10米高的地方就不再上升了,技师们千方百计地改进抽水机,以保证活塞和水面间是真空.可是仍然不能将水位提得很高.没办法,人们只好去请教著名的物理学家伽利略,伽利略对自然界害怕真空的说法一直有怀疑.他想可能是空气有压力吧,抽水机是靠空气的压力把水压上来的,而这个压力所支持水的高度是有限度的.但是不久伽利略就去世了.后来,伽利略的学生托里拆利对这个问题进行了深入的研究.托里拆利想,如果用水银代替水,那么水银升起的高度应该是水升起高度的1/14,因为水银的密度大约是水的14倍.1642年,托里拆利设计了用水银柱检验这个预想的方案.1643年,托里拆利的学生做了这个实验,结果证明了他的这个预想是正确的,这就是著名的托里拆利实验. 托里拆利实验告诉我们,在管外的水银面上有一个压强,这个压强跟管里76厘米高的水银柱产生的压强相等,由于管外只有空气,所以作用在管外水银面上的压强,只能是空气产生的,托里拆利实验有力的证明了大气压的存在.托里拆利的实验很快传到了法国,引起了法国科学家帕斯卡的注意,他进一步猜想,大气压既然是由大气重力产生的,那么,越向高处,大气压越薄,大气压也应当越小,水银柱也应该越短.1648年,帕斯卡在巴黎的教堂顶上做了实验,为了得到更肯定的结果,他写信给他的妻兄,请妻兄在高约1000米的多姆山的山顶上和山脚下分别做托里拆利实验,实验结果完全证明了帕斯卡的推论是正确的.这样用帕斯卡的实验就解答了长期以来困惑人们的“高山之谜”,在高山上,人们呼吸困难,往往煮不熟饭,这就是由于高山大气压低,空气稀薄,水的沸点低的缘故. 1654年,德国科学家格里克在市中心举行了著名的马德堡半球实验,从而使人们真实的感受到了大气压的存在.。
大气压强发现的故事
有句成语这样说:“重如泰山,轻如鸿毛”。
泰山之重是显而易见的,有比鸿毛还轻的东西吗?有!那就是空气。
现在知道,水的密度是1,做羽绒衣的羽绒的密度大约是0.23,而空气的密度却只有0.0128左右。
空气实在太轻了,在许多场合下它的存在都被人们忽略不计了。
最早注意到空气有重量的是意大利的物理学家伽利略。
他将一个空瓶(当然里面有正常气压的空气)密封起来,放在天平上与一堆砂子平衡。
然后,他设法用打气筒向那个瓶子打进更多的空气,并再次密封。
当伽利略把这只瓶子再放回到天平上时,这时的瓶子比那堆砂要重一点,只有再往砂堆里加添一两颗小砂子,天平才会平衡。
伽利略推断,瓶子重量增加是由于里面的空气增多了的缘故,因此,空气是有重量的。
虽然伽利略科学地测定空气是有重量的,但他却无法解释“大自然讨厌真空”这个老问题。
罗马时代以来,人们就注意到一个现象:用来输送水的水管,当它们跨越高度在10米以上的山坡时,水就输不上去了。
在超过10米深的井里,抽水泵便不起作用了。
人们早就知道只要把水管里的空气抽掉,造成一个真空,那么水就会沿着水管往上流。
他们无法解释水为什么会往上
流,而不是通常那样“水往低处流”,就借用古希腊学者亚里士多德的名言“大自然讨厌真空”来解释。
粗一想也对,大自然是不让真空存在的,一旦真空出现就让水来填补,于是水就被抽上来了。
真空出现到哪里,水就跟到哪里。
可是,为什么水到了10米高的地方就再也上不去了呢?尽管11米、12米处也存在真空。
对此,伽利略只能解释说是大自然的那种“厌恶”是有限度的,到了10米以上的真空,它就不厌恶了,因而水就再也抽不上去了。
“智者千虑必有一失”,伽利略对抽水问题的解释过于牵强附会,使他没有触及到问题的实质。
伽利略的学生托里拆利把老师的思想推进了一大步。
他认为,既然空气有重量就会产生压力,就像水有重量会产生压力和浮力一样。
正是空气的压力把水从管子里往上压,压到10米的高度时,水柱的重量正好等于空气的压力,水再也压不上去了。
为了证实这一点,托里拆利设计了一个实验并让自己的助手维维安尼帮助去做。
要用10米高的水管做实验是很不方便的,因为它有三四层楼那么高,怎样观测呢?托里拆利聪明地利用比水重13.6倍的水银来做试验。
他叫人制作了一根1米长的玻璃管,一端封闭,一端开口。
维维安尼将水银灌满管子,然后用手指堵住开口的一端,将管子颠倒过来使开口的一端朝下,再放进一个盛满水银的陶瓷槽里。
当他松开按住管
子的手指时,管里的水银很快下降,当水银降到距槽里的水银面76厘米高度时,就不再降低了。
换算一下就可以得到,76厘米高的水银柱产生的压强,正好等于10米水柱产生的压强。
这个实验形象地显示出,水银槽里水银表面所受到的大气压强,刚好等于76厘米高的水银柱所产生的压强。
托里拆利设计的这个实验装置,成了世界上第一个测量大气压强的气压计。
后来,气象报告中的气压单位也曾沿用多少厘米(或毫米)水银柱高来表示。
大气有压力这是肯定的,这压力究竟有多大?这方面最为生动的例子发生在德国。
1645年的一天,德国东南部的雷根斯城轰动了:皇帝大驾光临,百姓倾城出动,为的是观看一个名叫盖利克的人表演。
广场上站立着16匹雄壮的骏马,分成左右两队,每队各8匹马。
它们彼此背向排列,用铁链和绳索牵引着一个直径为25厘米的青铜真空球。
这只球是盖利克事先在当地铁匠铺定做的,它由两个半球合拢而成,两个半球的边缘做得十分平整,因此能紧密地合在一起而不会漏气。
表演一开始,盖利克先用抽气机将铜球内的空气抽光,然后他下命令给两边的马夫。
只听“啪”“啪”两声鞭响,左右两边的马夫拼命往前赶马,谁知这些骏马虽然使足了力气往前拉,就是拉不开那由两个半球合在一起的青铜球。
皇帝和百姓们都看呆了。
盖利克向大家解释说“这里面
没有什么魔力,主要是铜球表面所受到的大气压力把它们紧紧压在一起。
不信的话,把空气再放回到铜球里面去,使两边的压力相等,就很容易把钢球打开了。
”说着,他用双手左右一拉,铜球确实轻易地打开了。
多么神奇的大气压!。