明察秋毫(9)

暑假这几天经常下雨,感觉湿闷,不太舒服,为什么呢?书上说跟大气压有关,阴雨天的气压比睛天是低,哪么是因为气压低而感到湿闷吗?

大气压强是指大气对浸在它里面的物体产生的压强,人时时刻刻处在大气中,但并没有明显的感受大气压的存在,“不识庐山真面目,只缘身在此山中”。

最早能够证明大气存的实验是1643年意大利的科学家托里拆利做的实验,他在一根长约一米的一端开口的玻璃管内注满水银然后倒置在水银槽中,发现玻璃管中的水银会下降到大约760毫米高度就不在下降了,因为管内水银全封闭,故水银的上方是没有空气进入的,是真空。托里拆利由此推断,水银柱能维持760毫米高是因为大气的支撑,那么大气产生的压强就等于水银柱产生的压强。这就是著名的托里拆利实验。通过计算可知标准大气压的数值:1.013×10^5Pa(帕斯卡),等于760毫米水银柱产生的压强。

1643年在中国是哪一年?大明王朝的倒数第二年,崇祯十六年,到了第二年即1644年,李自成兵进北京城,崇祯皇帝“自挂东南枝”,大明王朝灭亡。旋即吴三桂“恸哭三军俱缟素,冲冠一怒为红颜”,开关迎敌,满清的铁骑在汉人的引导下踏入中原。这一年特别好记,一路死尸(1644)。

不闲扯了,还是回到大气压。尽管托里拆利最早测得大气压的数值,当然也证明了大气压的存在,但在历史上托里拆利实验的名气远没有另外一个实验影响大。这个实验就是马德堡半球实验,1654年格里克在德国马德堡作了著名的马德堡半球实验,有力地证明了大气压强的存在,这让人们对大气压有了深刻的认识。我们的教科书将马德堡半球实验作为最早证明大气压存在的实验而将托里拆利实验作为最早测得大气压数值的实验这个说法是不准确的。

大气压的数值是很大的,换成一个熟悉的概念,人体表面积约为1.5平方米,大气在人体上产生的压力就相当于十五吨的物体压在人身上。之所以在这样的压强下还能安然无恙,是因为我们人类经过长期的自然选择和对环境的适应,身体各部位都是在一个大气压下才能正常生长和生存。

大气压的数值并不是恒定不变的,而是与很多因素有关,如天气、温度、海拔等。大气中除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外,还含有水汽和尘埃。含水汽很少(即湿度小)的空气称“干空气”,而把含水汽较多(即湿度大)的空气称“湿空气”。干空气的分子量是28.966,而水汽的分子量是18.016,故干空气分子要比水汽分子重。所以干空气的密度也比水汽的密度大,当水汽分子增多之后,会挤走干空气分子,这样大气压就会下降。

之所以感到胸闷就是因为气压下降后呼吸有点困难,但这不是最主要的,最主要的是空气中的水汽分子增加之后使我们皮肤上的汗液蒸发困难,不能带走热量,故感到闷热。如果是气压稍稍下降人是不会有湿闷的感觉的,比如登山,海拔一千米的山顶的气压只有标准气压的约九成,到山顶也少有湿闷感。

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