舒欣
地球的周圍被厚厚的空氣包圍著,這些空氣被稱為大氣層。空氣的內(nèi)部對各個(gè)方向都有壓強(qiáng),這個(gè)壓強(qiáng)被稱為大氣壓。證明大氣壓存在的最有名的實(shí)驗(yàn),是馬德堡半球?qū)嶒?yàn),中間抽成真氣的兩個(gè)半球緊緊吸引在一起,幾匹馬都拉不開,可見大氣壓的力量有多大。大氣壓一般隨著高度的增加而減小,例如高山上的大氣壓就比地面上的大氣壓小得多。另外在地面,大氣壓也是會發(fā)生變化的,比方陰雨天氣時(shí)氣壓就比平時(shí)低,而且一天當(dāng)中的氣壓也會有變化,一般來說早晨氣溫低,氣壓就高些;中午氣溫高,氣壓就低些。氣象學(xué)上常通過氣壓計(jì)測量大氣壓來預(yù)測氣候。有了自制的氣壓計(jì),我們也可以隨時(shí)觀察氣壓的變化了。
材料準(zhǔn)備
密封性良好的小礦泉水瓶,清水,紅墨水,透明的水筆芯管,錐子,氣球,空玻璃瓶,細(xì)吸管。
實(shí)驗(yàn)1 瓶式氣壓計(jì)測氣壓
實(shí)驗(yàn)方法
(1)小礦泉水瓶內(nèi)注入清水和紅墨水,注意不要裝滿。
(2)用錐子在小礦泉水瓶蓋扎一個(gè)略小于水筆芯直徑的孔。
(3)將水筆芯從瓶蓋中央穿過,在周圍滴幾滴蠟,起到密封的作用。
(4)將瓶塞蓋在瓶口,且保證水筆芯下端在液面以下。
(5)從水筆芯的上端吹入少量氣體,使氣泡進(jìn)入密封的瓶內(nèi),并使水筆芯中進(jìn)入少量液體,在水筆芯中的液面處做一個(gè)記號。
(6)拿著它從一樓走到五樓,觀察水筆芯中液柱的高度變化。
智慧花
由于向水筆芯中吹氣,使得瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)大于瓶外的大氣壓,所以水筆芯中會有液柱上升。瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)等于水筆芯中液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)加外界大氣壓強(qiáng)。如果外界大氣壓變大,水筆芯中的液柱受到的向下的壓力增大,液柱會下降;如果外界大氣壓減小,水筆芯中的液柱受到的大氣壓力減小,液柱會上升。
小貼士
不要用手直接拿瓶子,以免手的熱量傳給礦泉水瓶,使其膨脹,造成氣壓下降的假象。
實(shí)驗(yàn)2 膜式氣壓計(jì)測氣壓
實(shí)驗(yàn)方法
(1)剪掉氣球的細(xì)口。
(2)把氣球邊緣向外折疊,仔細(xì)拉長并套在玻璃瓶的瓶口上,用橡膠帶綁緊,使玻璃瓶內(nèi)外空氣互不流通。
(3)用卡紙條制作標(biāo)尺,在卡紙條上每隔0.5cm畫一條線,并在頂部寫上“高壓”,底部寫上“低壓”。
(4)然后用細(xì)棒或細(xì)針做一根輕而細(xì)的指針,并用少量雙面膠將指針的一端固定在橡皮膜上,指針的另一端指向畫有刻度的標(biāo)尺。但應(yīng)注意不要使指針與標(biāo)尺接觸,以免摩擦受阻,影響指針移動(dòng)。
(5)把標(biāo)尺和氣壓計(jì)都固定在一個(gè)平面上,確保它們在實(shí)驗(yàn)過程中不會發(fā)生移位。
(6)在筆記本上繪制一個(gè)數(shù)據(jù)表,記下日期、時(shí)間、氣壓(細(xì)棒在標(biāo)尺上所指的位置)等。每天觀察這個(gè)氣壓計(jì)兩次,在數(shù)據(jù)表上記下觀察結(jié)果。
智慧花
用制作的氣壓計(jì)觀察氣壓和天氣變化之間的關(guān)系,通過觀察記錄,有可能獲得一些規(guī)律,如若發(fā)現(xiàn)氣壓穩(wěn)定升高,天氣也會變得晴朗;若氣壓慢慢降低,天氣就會開始變陰潮濕。
小貼士
密封在玻璃瓶中的空氣壓強(qiáng)保持一定,此時(shí)若外界大氣壓發(fā)生變化,將導(dǎo)致橡皮膜變化,外界氣壓升高時(shí)橡皮膜就向盒內(nèi)凹陷;外界氣壓降低時(shí),橡皮膜就向上凸起,從而帶動(dòng)了指針移動(dòng),指示了氣壓的變化。
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日常生活中我們之所以感受不到大氣壓,是因?yàn)槲覀兊捏w內(nèi)也存在空氣,這些空氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)與外界大氣壓互相抵消了。但當(dāng)我們在坐飛機(jī)的時(shí)候會感受到大氣壓,飛機(jī)急速上升后,高空的氣壓降低,耳膜內(nèi)的氣壓來不及調(diào)整,耳膜內(nèi)外形成氣壓差,所以就會感到耳朵不舒服。
氣象工作者通常也需要根據(jù)各種氣壓類型來預(yù)報(bào)天氣,因?yàn)橐欢ǖ臍鈮侯愋屯鶎?dǎo)致一定的天氣現(xiàn)象出現(xiàn)。例如,在高氣壓控制的區(qū)域,由于低處的空氣不斷從高壓中心向外流散,上層空氣就要下沉填補(bǔ)。空氣在下沉過程中體積壓縮(因大氣壓隨高度的減小而增大),溫度升高,原來空氣中的細(xì)小水珠就會蒸發(fā)消散,不利于云雨的形成,因此高壓中心附近地區(qū)常常是天氣晴朗。而在低氣壓控制的區(qū)域,低層空氣從周圍流向低壓中心,使低層空氣堆積上升??諝庠谏仙^程中體積膨脹,溫度降低,空氣中的水蒸氣凝結(jié),易形成云雨,所以低氣壓中心附近往往是陰雨連綿。難怪有人把氣壓計(jì)稱為晴雨表,這是有一定道理的。