大气压力_自然气象

时间:2020-01-25  栏目:百科知识  

大气压力_自然气象

大气压力

气象台每天都要发布天气预报。天气预报的主要依据就是气压随时间和空间的变化。一般,一个地方气压降低时多阴雨天气,气压升高时多晴朗天气。根据气压计的读数,再参考其他的气象要素变化情况,就可作出简易的天气预报。

气压指大气的压强,即单位面积上所承受的压力。某地的气压值等于该地单位面积垂直向上,延伸到大气层顶的空气柱的总重量。气压的单位可用毫米水银柱高度来表示,气象上常用毫巴来度量。一毫巴约等于3/4毫米水银柱高的压力。地面气压一般在1000毫巴左右。

气象上规定,把温度为0℃、纬度为45度的海平面作为标准情况时的气压,称为1个大气压。

小知识

国际上统一规定用“百帕”作为气压单位。经过换算:

1个标准大气压=1013百帕(毫巴)

1毫米水银柱高=4/3百帕(毫巴)

1百帕(毫巴)=3/4毫米水银柱高

很久以前人们以为空气是没有重量的,直到1634年,意大利科学家托里拆利测出了气压值。当时曾做了这样的实验:把一根一端封闭、长91厘米的玻璃管装满水银,然后倒转过来,把开口的一端插在盛有水银的槽子里。如果大气没有重量,这时管中的水银将会全部流进水银槽里。事实并非如此,这时只有少量的水银由管中流到槽内,而大部分仍留在管中,用尺去量,留下的高度约为76厘米。

由于玻璃管封闭的一端形成了真空,它是没有重量的。那么是什么力量使得水银柱维持在76厘米高度呢?托里拆利认为,玻璃管中水银所停的这个高度,是被作用在容器水银面上的大气重量平衡所致。

水银密度约13.6克/厘米3,重力加速度约981厘米/秒2,于是可算出76厘米水银柱高的大气压力相当于1013毫巴。

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(www.benninghoven.com.cn)

托里拆利

我们来计算一下一个人在地面上受到的大气总压力,一个中等身材的人的身体表面积约等于15 000平方厘米,这样他所承受的总压力将达15吨之多。也许你难以置信,但事实的确如此。我们所以感觉不到有这样大的压力,是因为空气压力不单单从体外,而且也从体内作用到我们的身体上。如果外部气压减低得多,则人体内部的空气就要膨胀,这时人会感到晕眩,血管也易破裂,这就是现代高空飞机采用密封舱的原因。

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托里拆利实验

现在气象台测量气压常用的水银气压表,就是根据托里拆利实验原理制作的。不过增加了一些装置,使读数更加精确,其误差在±0.1毫米水银柱高的范围内。

空气是可压缩的。处在最底层的地面空气密度最大,愈往高处,密度愈小,气压也愈低。气压随高度减少得很快。地面气压值为1013毫巴。到了6公里高度,气压降到472毫巴。10公里处气压降到264毫巴。30公里处,气压值为11.52毫巴。

除大气压力、温度、湿度之外,大气密度也是一个较重要的量,它指的是单位体积内所含大气的质量。在地面附近,一立方米的体积内含有13公斤的空气,而同体积的水却有一吨,所以水的密度是大气密度的800倍。

在日常生活中,常碰到这样的事:在赤日炎炎的夏天,你把打足了气的自行车停在路边,过了几个小时后去看,却发现放在烈日下的自行车轮胎瘪了。什么原因呢?原来是被烈日暴晒的自行车轮胎内空气膨胀,使轮胎爆炸引起的。所以在夏天,自行车胎不能把气打得太足。处于密闭容器内的气体,如果温度越高,那么它的压强就越大。一定质量的气体,它的体积、温度和压强的变化遵循一定的规律。法国人克拉伯龙就用一简单的关系式表示了这个规律:

压强×体积/温度=常数

这一规律告诉我们,对一定质量的气体,当它的压强维持不变时,则温度和体积的变化成正比;当它的温度维持不变时,则体积和压强成反比;或当它的体积固定时,则压强和温度成正比。人们又把这一式子叫气体状态方程。

大气的状态处于不断变化中,但是,如果表示大气状态的气压、温度和体积三者中的任何两个确定之后,则整个大气状态也就确定了。