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大气压强

马德堡半球/覆杯;托里拆利测大气压(教材共性)

压强(初中)固体、液体、大气压强与流体现象。

从这里开始

大气压强

大气压存在且很大:马德堡半球、覆杯可证明。托里拆利用约 760 mm 水银柱测得标准大气压 P₀ = ρgh ≈ 1.013×10⁵ Pa。管倾斜时竖直高度差不变——这是初中大气压的核心易错点。

速记:大气有压 · P₀≈1.013×10⁵ Pa · 倾斜看竖直高度差。

关键公式

  • P₀ = ρ_Hg g h
  • 标准 ≈ 1.013×10⁵ Pa

操作提示

  1. 先读本页「相关知识」与易错提示。
  2. 切换马德堡 / 覆杯 / 托里拆利模式并调节参数。
  3. 倾斜玻璃管,确认竖直高度差不变。

接着学

相关知识

大气对浸在其中的物体产生压强。用马德堡半球、覆杯等证明存在,用托里拆利测量大小,并了解气压计、气压变化与应用。

思维导图

1. 概念

大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强,简称大气压或气压。

2. 大气压存在的证明

  • 马德堡半球实验(1654 年,奥托·格里克):抽去空气后,据说需 16 匹马才将两个半球拉开,证明大气压存在且很大。
  • 覆杯实验(纸托水杯):大气压托住纸片和杯中的水。
  • 吸盘挂钩:大气压将吸盘压在墙上。
  • 吸管吸饮料:大气压将饮料压入吸管。

3. 托里拆利实验——测量大气压

  1. 在长约 1 m、一端封闭的玻璃管中灌满水银。
  2. 用手指堵住管口,倒插入水银槽中。
  3. 放开手指,管内水银面下降,最终管内外水银面高度差约为 760 mm。
  4. 原理:大气压支持着管内水银柱,大气压值等于这段水银柱产生的压强。
  • p₀ = ρ_Hg g h ≈ 1.013×10⁵ Pa标准大气压约 1.013×10⁵ Pa;粗略计算时常取 1.0×10⁵ Pa。约等于 10 m 高水柱产生的压强。

4. 气压计

  • 水银气压计:准确,但携带不便,多用于气象站和实验室。
  • 无液气压计(金属盒气压计):携带方便,常用。

5. 大气压的变化

  • 大气压随高度的增加而减小。在海拔 2 km 以内,大约每升高 10 m,大气压约减小 111 Pa。
  • 大气压还与天气有关。
  • 液体的沸点随气压的增大而升高(如高压锅)。

6. 大气压的应用

  • 活塞式抽水机、离心式水泵。
  • 吸盘挂钩、吸管吸饮料。
  • 高压锅:增大气压提高沸点。

7. 托里拆利易错点

  • 若玻璃管倾斜,管内外水银柱的竖直高度差不变(仍约 760 mm),但水银柱长度会变长。
  • 若管中混入空气,测量值会偏小。
  • 若换用更粗的管,不影响水银柱高度。
  • 为什么不用水而用水银?水密度小,需要 10 m 以上的玻璃管,操作不便。

应用

  • 吸管吸饮料、吸盘挂钩依赖大气压把液体或物体「压」住。
  • 天气预报与海拔高度变化都与大气压密切相关。

常见问题

玻璃管倾斜后,水银柱高度会变吗?

竖直高度差不变,但水银柱长度变长。测量的是竖直高度。

为什么用水银而不是水?

水密度小,需要约 10 m 高的玻璃管,操作不便。

标准大气压大约是多少?

约 1.013×10⁵ Pa,相当于约 760 mm 水银柱或约 10 m 水柱产生的压强。

为什么抽去管内空气水银会上升?

管外大气压把水银压上去,高度差反映大气压大小。

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