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氣壓是作用在單位面積上的大氣壓力,即等於單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱的重量。著名的馬德堡半球實驗證明了它的存在。氣壓的國際制單位是帕斯卡,簡稱帕,符號是Pa。

1定義

氣體壓強
在任何錶面的單位面積上空氣分子運動所產生的壓力。p=F/S
氣壓以百帕(hPa)為單位,取一位小數。

常用單位

標準大氣壓。
表示氣壓的單位,習慣上常用水銀柱高度。例如,一個標準大氣壓等於760毫米高的水銀柱的重量,它相當於一平方厘米面積上承受1.0336公斤重的大氣壓力。由於各國所用的重量和長度單位不同,因而氣壓單位也不統一,這不便於對全球的氣壓進行比較分析。因此,國際上統一規定用"百帕"作為氣壓單位。經過換算:
一個標準大氣壓=1.013*10^5帕(毫巴)
1毫米水銀(汞柱)柱高=4/3百帕(毫巴)
1個標準大氣壓=760mm水銀(汞柱)柱高

2成因

氣壓
從分子動理論可知,氣體的壓強是大量分子頻繁地碰撞容器壁而產生的。單個分子對容器壁的碰撞時間極短,作用是不連續的,但大量分子頻繁地碰撞器壁,對器壁的作用力是持續的、均勻的,這個壓力與器壁面積的比值就是壓強大小。

3測量方法

氣象上常用的測定儀器有液體(如水銀)氣壓表和固體(如金屬空盒)氣壓表兩種。氣壓記錄是由安裝在溫度少變,光線充足的氣壓室內的氣壓表或氣壓計測量的,有定時氣壓記錄和氣壓連續記錄。人工目測的定時氣壓記錄是採用動槽式或定槽式水銀氣壓表測量的,基本站每日觀測4次,基準站每日觀測24次。氣壓連續記錄和遙測自動觀測的定時氣壓記錄採用的是金屬彈性膜盒作為感應器而記錄的,可獲得任意時刻的氣壓記錄。採用這些儀器測量的是本站氣壓,根據本站拔海高度和本站氣壓、氣柱溫度等參數可以計算出海平面氣壓。
氣壓以百帕為單位,取小數一位;有的也以毫米水銀柱高度為單位,取小數兩位。毫米與百帕的換算關係是
1百帕=0.750069毫米(水銀柱高度)≈3/4毫米(水銀柱高度)
1毫米=1.333224百帕≈4/3百帕
中國的氣壓觀測在1953年及以前採用的是以毫米水銀柱高度記錄的,1954年及以後是以百帕記錄的,兩種記錄合併使用時,須換算為同一種單位。

4計算方法

通常有平衡條件法和牛頓運動定律法
(公式只是粗略計算 而且有時測的值不準,一切都應以實際為準)。
1.在托里拆利測出了氣壓后,人們通過公式p=F/S,求出了在單位面積上的空氣有多少的質量。再套用空氣的密度,求出體積,再除以質量,即可知道地面至大氣圈頂部的距離。
2.已知:氣體體積、物質的量、絕對溫度時,可用公式PV=nRT求出氣體壓強(其中R是常數,R=8.314帕·米3/摩爾·K或R=0.0814大氣壓·升/摩爾·K)。這個公式還有變形公式pV=mRT/M、p=ρRT/M。
3.p=p水銀gh 【水銀密度*9.8*水銀柱高=標準大氣壓】

5單位換算

1MPa(兆帕)=1000kPa(千帕)=1000000Pa(帕斯卡)
1bar(巴) = 0.1MPa
1atm(標準大氣壓)=0.1013MPa=1.013bar=760mmHg=10.33mH2O
1kgf/cm2(工程公斤力)=0.981bar=0.0981Mpa
1psi(Lb/in2 )=0.07031kgf/cm2=0.06893 bar=6.893kpa
1MPa=145psi
Psi(lb/in2 )磅/平方英寸,常用在歐美等英語區國家的產品參數上
通常在行業說的「公斤」是指「bar」

6影響因素

氣壓的大小與海拔高度、大氣溫度、大氣密度等有關,一般隨高度升高按指數律遞減。氣壓有日變化和年變化。一年之中,冬季比夏季氣壓高。一天中,氣壓有一個最高值、一個最低值,分別出現在9~10時和15~16時,還有一個次高值和一個次低值,分別出現在21~22時和3~4時。氣壓日變化幅度較小,一般為0.1~0.4千帕,並隨緯度增高而減小。氣壓變化與風、天氣的好壞等關係密切,因而是重要氣象因子。通常所用的氣壓單位有帕(Pa)、毫米水銀柱高(mm·Hg)、毫巴(mb)。它們之間的換算關係為:100帕=1毫巴≈3/4毫米水銀柱高。氣象觀測中常用的測量氣壓的儀器有水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計。溫度為0℃時760毫米垂直水銀柱高的壓力,標準大氣壓最先由義大利科學家托里拆利測出.
相關詞:
氣壓表:測量氣壓的儀器,最常見的有水銀氣壓表和空盒氣壓表兩種。也是比較準確的幾種儀器...
在三個世紀以前,德國的馬德堡市曾公開做了一個實驗,市長,發明抽氣機的奧托.格里克將兩個直徑為37厘米的空心銅半球合起來,使之密不漏氣,然後用抽氣機把銅球里的空氣抽掉。在每個半球的環上各拴上四匹壯馬同時向相反方向拉,兩個半球無法分開。最後,用了20匹大馬,隨著一聲巨響銅球才一分為二。
這就是著名的馬德堡半球實驗。該實驗說明,空氣不僅是有壓力的,而且這個壓力還很大。一個成年人的身體表面積平均為2平方米,他全身所受的大氣壓力為20萬牛頓。
氣壓即大氣壓強。空氣是有重量的,氣壓是指大氣施加於單位面積上的力。所謂某地的氣壓,就是指該地單位面積垂直向上延伸到大氣層頂的空氣柱的總重量。
氣象上常用百帕做為氣壓的度量單位。具體是這樣規定的:把溫度為0℃、緯度45度的海平面作為標準情況時的氣壓,稱為1個大氣壓,其值為760毫米水銀柱高,或相當於1013.25百帕。

7發現意義

大氣具有重量,並且向我們施加壓力,這是一件非常簡單並且似乎顯而易見的現象。然而,人們卻感覺不到。氣壓已經成為你生活中的一部分,所以你意識不到它。早期的科學家也是這樣,他們從來都沒有考慮到空氣和大氣層有重量。
托里拆利的發現是正式研究天氣和大氣的開端,讓我們開始了解大氣層,為牛頓和其他科學家研究重力奠定了基礎。
這一新發現同時使托里拆利創立了真空的概念,發明了氣象研究的基本儀器——氣壓計。

8發現歷程

1640年10月的一天,萬里無雲,在離佛羅倫薩集市廣場不遠的一口井旁,義大利著名科學家伽利略在進行抽水泵實驗。他把軟管的一端放到井水中,然後把軟管掛在離井壁三米高的木頭橫樑上,另一端則連接到手動的抽水泵上。抽水泵由伽利略的兩個助手拿著,一個是富商的兒子——32歲,志向遠大的科學家托里拆利,另一個是義大利物理學家巴利安尼(Giovanni Baliani)。
托里拆利和巴利安尼搖動抽水泵的木質把手,軟管內的空氣慢慢被抽出,水在軟管內慢慢上升。抽水泵把軟管吸得像扁平的飲料吸管,這是不論他們怎樣用力搖動把手,水離井中水面的高度都不會超過9.7米。每次實驗都是這樣。
伽利略提出:水柱的重量以某種方式使水回到那個高度。
1643年,托里拆利又開始研究抽水機的奧妙。根據伽利略的理論,重的液體也能達到同樣的臨界重量,高度要低得多。水銀的密度是水的13.5倍,因此,水銀柱的高度不會超過水柱高度的1/13.5,即大約30英寸。
托里拆利把6英尺長的玻璃管裝上水銀,用軟木塞塞住開口段。他把玻璃管顛倒過來,把帶有木塞的一端放進裝有水銀的盆子中。正如他所預料的一樣,拔掉木塞后,水銀從玻璃管流進盆子中,但並不是全部水銀都流出來。
托里拆利測量了玻璃管中水銀柱的高度,與他料想的一樣,水銀柱的高度是30英寸。然而,他仍在懷疑這一奧秘的原因與水銀柱上面的真空有關。
第二天,風雨交加,雨點敲打著窗子,為了研究水銀上面的真空,托里拆利一遍遍地做實驗。可是,這一天水銀柱只上升到29英寸的高度。
托里拆利困惑不解,他希望水銀柱上升到昨天實驗時的高度。兩個實驗有什麼不同之處呢?雨點不停地敲打著玻璃,他陷入沉思之中。
一個革命性的新想法在托里拆利的腦海中閃現。兩次實驗是在不同的天氣狀況下進行的,空氣也是有重量的。抽水泵奧秘的真相不在於液體重量和它上面的真空,而在於周圍大氣的重量。
托里拆利意識到:大氣中空氣的重量對盆子中的水銀施加壓力,這種力量把水銀壓進了玻璃管中。玻璃管中水銀的重量與大氣向盆子中水銀施加的重量應該是完全相等的。
大氣重量改變時,它向盆子中施加的壓力就會增大或減少,這樣就會導致玻璃管中水銀柱升高或下降。天氣變化必然引起大氣重量的變化。
托里拆利發現了大氣壓力,找到了測量和研究大氣壓力的方法。

9影響健康

氣壓對人體健康的影響,根據《中國液壓、氣壓動力機械及元件製造行業產銷需求與投資預測分析報告前瞻》分析,概括起來分為生理的和心理的兩個方面。
氣壓對人體生理的影響主要是影響人體內氧氣的供應。人每天需要大約750毫克的氧氣,其中20%為大腦耗用,因腦需氧量最多。當自然界氣壓下降時,大氣中氧分壓、肺泡的氧分壓和動脈血氧飽和度都隨之下降,導致人體發生一系列生理反應。以從低地登到高山為例,因為氣壓下降,機體為補償缺氧就加快呼吸及血循環,出現呼吸急促,心率加快的現象。由於人體(特別是腦)缺氧,還出現頭暈、頭痛、噁心、嘔吐和無力等癥狀,甚至會發生肺水腫和昏迷,這叫高山反應。
同時,氣壓還會影響人體的心理變化,主要是使人產生壓抑情緒。例如,低氣壓下的陰雨和下雪天氣、夏季雷雨前的高溫濕悶天氣,常使人抑鬱不適。而當人感到壓抑時,自律神經(植物神經)趨向緊張,釋放腎上腺素,引起血壓上升、心跳加快、呼吸急促等。同時,皮質醇被分解出來,引起胃酸分泌增多、血管易發生梗塞、血糖值急升等。
另外,月氣壓最低值與人口死亡高峰出現有密切關係。有學者研究了72個月的當月氣壓最低值,發現48小時內共出現死亡高峰64次,出現幾率高達88.9%。
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