内容正文:
第8讲 气体与流体压强
1.理解大气压强的概念;
2.掌握大气压强在生活中的应用;
3.掌握流体压强与流速的关系
1.认识大气压强的存在及应用;
2.理解大气压强的测量方法
大气压强
1.定义:大气对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强,简称大气压或气压。
2.产生原因:因为空气受重力并且具有流动性。
3.存在实验:
(1)历史上证明大气压强存在的著名实验是马德堡半球实验。
(2)小实验有覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验和压扁铁桶实验。
4.大气压的测量:托里拆利实验
(1)实验过程:在长约1m,一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不在下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。
(2)原理分析:在管内与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动,故液片受到上下的压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强。
(3)结论:大气压p=760mmHg=76cmHg=1.013×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)。
(4)说明:
①实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,或者实验操作中有气泡进入,则测量结果偏小。
②本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为10.3m(g取9.8N/kg)。
③将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
5.标准大气压:把760mm水银柱所产生的压强,即1.01×105Pa的大气压叫做1个标准大气压(英文简写atm)。
(1)1atm=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa
(2)2atm=2.02×105Pa,可支持水柱高约20.6m
6.大气压强的应用
(1)气压计:根据托里拆利的实验原理而制成,用以测量大气压强的仪器。气压计的种类有水银气压计及无液气压计。
其用途是:可预测天气的变化——气压高时天气晴朗;气压降低时,将有风雨天气出现,可测高度大约每升高12米,水银柱约降低1毫米,因此可测山的高度及飞机在空中飞行时的高度。
(2)活塞式抽水机
抽水机也叫水泵,是利用大气压把水从低处抽到高处的装置。使用时,若提起活塞,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压小于外界的大气压。于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒(图甲);当压下活塞时,阀门B被水压下而关闭,水被阻不能向下流动,于是冲开阀门A进入圆筒的上部(图乙);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,从侧管流出。于此同时井里的水又在大气压的作用下推开阀门B进入圆筒(图丙)。
总结,所有的“吸”,都是“压”。
7.大气压的影响因素
(1)高度:大气压随高度增加而减小,且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。
一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
(2)温度:温度越高时气体分子受热膨胀则密度减小,则此时大气压强减少。
(3)气流:风速越快则压强越小。
8.大气压变化规律
(1)大气压随高度的增加而减小。
(2)大气压随高度的变化是不均匀的,低空大气压减小的快,高空减小的慢。
例1.下列现象中没有利用大气压强的是( )
A.把药液注射进肌肉里 B.用吸管吸瓶中的饮料
C.茶壶上留有小孔 D.利用离心水泵抽水
【答案】A.
【解析】本题考查生活现象中应用大气压强工作的例子。关键是区分例子中是靠大气压强工作的还是靠外力来工作的。在使用注射器进行注射前,要把药液吸进针管,需要利用大气压强,注射时是利用活塞的推力,而不是大气压。其余选项都是利用了大气压强。
练习1.不可以直接说明大气压强存在的事实是( )
A.带挂钩的塑料吸盘能吸附在光滑的玻璃上 B.钢笔从墨水瓶中吸取墨水
C.用塑料管吸取饮料瓶中的饮料 D.河堤的下段比上段要造得宽
【答案】D
【解析】A.带挂钩的塑料吸盘能吸附在光滑的玻璃上,是大气压把吸盘紧紧的压在玻璃上,能说明大气压强的存在;
B.钢笔从墨水瓶中吸取墨水时,挤出笔囊中部分空气,笔囊内气压减小,墨水在外界大气压的作用下,被压入笔囊中;
C.用塑料吸管吸取饮料瓶中的饮料时,饮料在大气压的作用下,压入口中;
D.河堤的下段比上段造的宽,是因为液体的压强随着深度的增加而增大,是利用液体压强的知识,有大气压无关。
练习2.下列现象中与大气压无关的是( )
A.马德堡半球实验 B.用注射器注射药液
C.用吸管吸饮料盒中的牛奶 D.吸盘可以压在光滑的墙上
【答案】B
【解析】ACD、马德堡半球实验、用吸管吸瓶中的牛奶、吸盘可以压在光滑的墙上,三个实例都由于大气压作用的缘故,所以这些现象都与大气压有关。故ACD不符合题意;
B、用注射器注射药液是由于受到推力作用的缘故,与大气压无关。故B符合题意。
练习3.如果把笼罩着地球的大气层比成浩翰的海洋,我们