葛 明
這是6月8日11時(shí)36分合肥市的天氣實(shí)況。預(yù)測(cè)天氣時(shí),我們不僅需要溫度、濕度、風(fēng)向和風(fēng)速等數(shù)據(jù),還要知道氣壓。天氣預(yù)報(bào)里經(jīng)常說(shuō)氣壓正在升高或降低。氣壓升高,意味著天氣將要放晴;氣壓降低,預(yù)示著暴風(fēng)雨即將來(lái)臨。那么,什么是氣壓?怎樣測(cè)量氣壓呢?
空氣有質(zhì)量
氣壓和空氣息息相關(guān)。過(guò)去的人們認(rèn)為空氣是沒(méi)有質(zhì)量的,事實(shí)上,空氣由各種氣體分子組成,而分子都有質(zhì)量,所以空氣一定也有質(zhì)量。讓我們做個(gè)小實(shí)驗(yàn)證實(shí)一下:
工具百寶箱:2個(gè)氣球、簡(jiǎn)易天平、縫衣針和透明膠帶等。
科學(xué)DIY:1吹2個(gè)同樣大小的氣球,扎緊后用膠帶固定在天平兩端,并讓天平保持平衡。2用針扎破左邊的氣球,你將發(fā)現(xiàn)天平失去平衡,往右端下傾。由此你能得出什么結(jié)論呢?
左邊氣球里的空氣減少了,右邊比左邊重,所以下傾了。很顯然,空氣是有質(zhì)量的。試想一下,你背著書(shū)包去上學(xué),書(shū)包很重,背帶勒進(jìn)了你的肩膀。走到教室,你卸下書(shū)包,感覺(jué)所有的壓力都消失了,然而事實(shí)并非如此,因?yàn)榭諝庥匈|(zhì)量,空氣柱的重力依然壓在你的身上。單位面積上受到的大氣壓力,就叫氣壓。
用氣壓計(jì)測(cè)氣壓
你知道壓在你書(shū)桌上的空氣柱有多重嗎?一輛大型客車那么重!可是桌子為什么沒(méi)有被壓垮呢?原來(lái),大氣壓是從各個(gè)方向作用于桌子的——上邊、下邊、左邊和右邊都有。這些力量達(dá)到了平衡,所以桌子很安全。
氣壓計(jì)就是用來(lái)專門(mén)測(cè)量大氣壓強(qiáng)的,它有兩種:水銀氣壓計(jì)和空盒氣壓計(jì)。
水銀氣壓計(jì)這是最先發(fā)明的氣壓計(jì),它由一個(gè)底部開(kāi)口并裝有水銀的玻璃管組成。管內(nèi)水銀的上部空間是真空,它的開(kāi)口端放在裝有水銀的容器中。氣壓的大小與玻璃管內(nèi)水銀柱的壓強(qiáng)大小是一樣的。在海平面,水銀柱的高度一般是76厘米。氣壓越大,作用于水銀表面的壓力就越大,水銀柱就升得越高;當(dāng)氣壓下降時(shí),水銀柱也下降。
空盒氣壓計(jì)這種氣壓計(jì)可以安裝在墻上,它的內(nèi)部沒(méi)有液體,而是一個(gè)密封的金屬空盒。這個(gè)金屬盒對(duì)氣壓的變化非常敏感。氣壓升高時(shí),金屬盒的薄壁就向里凹;氣壓降低時(shí),薄壁就向外凸。金屬盒和刻度盤(pán)相連,隨著它形狀的改變,刻度盤(pán)上的指針就跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。
氣壓的變化
如果把10本書(shū)疊成一摞,你認(rèn)為哪一本書(shū)承受的壓力最大呢?是上面第二本,還是最底下那本?前者只須承受它上面那本書(shū)的重力,而后者則要承受所有壓在它上面的書(shū)的重力。
海平面就像最底層的那本書(shū),它受到的大氣壓力最大。超出海平面的高度叫做海拔。海拔越高,氣壓就越小。而接近大氣層頂部的空氣就像最上面的書(shū)一樣,它承受的壓力小,因此氣壓低。
如果你站在海拔高度為6000米的昆侖山上,跑上幾步,你很快就會(huì)氣喘吁吁。為什么海拔高的地方,呼吸會(huì)困難呢?原來(lái),海拔越高,空氣密度越小,氣壓也越低。而氧氣只占空氣體積的21%,由于氧氣減少了,人體的吸氧量相對(duì)減少,所以你會(huì)感到呼吸困難。
小哥白尼·趣味科學(xué)畫(huà)報(bào)2009年10期