准确测量大气压数值的实验:托里拆利实验
托里拆利实验:【目的和要求】理解托里拆利实验的原理,了解实验的作法、操作过程和步骤。
【仪器和器材】托里拆利实验器(J2116型),水银,1米以上的长玻璃管(或两根玻璃管中间用橡皮管连接),烧杯,红色水。
【实验方法】
(1)取一根一端开口,一端封闭的1米的玻璃管,往里面注满水银。
(2)将开口一端朝下,浸没在水银中,且将玻璃管竖直放置(管顶要有真空)。
(3)用刻度尺测出水银柱的高度,即得所测的大气压的值。在一个标准大气压下,水银柱的高度为760mm,如图所示。
(4)大气压数值的计算:
13.6×10
3k/m
3×9.8N/kg×0.76m=1.013×10
5Pa =760mmHg。一个标准大气压约等于1.01×10
5Pa。这相当于 10N的压力作用在1cm。的面积上,比大象躺倒时对地面的压强还大。这么大的压强为什么我们感觉不到呢?这是因为人体内部也有压强,内、外压强相互平衡,同时也有人类长期生活在这样的条件下已经习惯了的缘故。
【注意事项】
(1)托里拆利管中要充满水银,不能留有气泡。
(2)在做实验时要将玻璃管竖直放置。
(3)测量高度时要测水银面到玻璃管中液面的垂直高度。
(4)管内水银柱的高度只随外界大气压强的变化而变化,与管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是压下无关。
关系:大气压随高度的增加而减小,且它的变化是不均匀的。
原理: 地球上面的空气层密度不是相等的,靠近地表层的空气密度较大,高层的空气稀薄,密度较小.大气压强既然是由空气重力产生的,高度大的地方,它上面空气柱的高度小,密度也小,所以距离地面越高,大气压强越小.
在海拔3000m之内,每上升10m大气压强约减小100Pa,在海拔2000m之内,每上升12m大气压强约减小1mmHg。
地面上空气的范围极广,常称“大气”。离地面200公里以上,仍有空气存在。虽其密度很小,但如此高的大气柱作用于地面上的压强仍然极大。人体在大气内毫不感觉受到气压的压迫,这是因为人体的内外部同时受到气压的作用且恰好都相等的缘故。
大气压可以支持多高的水柱: 根据托里拆利实验可以知道大气压强的数值等于 76cm高水银柱的压强即:
而水的密度是1.0×10
3kg/m
3,所以
一般情况下人们都粗略地认为大气压可以支持约 10m高的水柱
虹吸现象:高的容器通过曲管越过高处而流入液面较低容器的现象(如图所示)。它发生的条件是曲管(虹吸管)里先要灌满液体,同时高于较高液面的液柱的压强不超过大气压。例如,汽车司机常用虹吸管从油桶中吸出汽油或柴油;河南、山东一带常应用虹吸管把河里的水引到堤内灌溉农田;在日常生活中,如给鱼缸换水等都是利用了大气压的虹吸现象.