神奇的大氣壓

黃萍

在三年級(jí)上冊(cè)，同學(xué)們學(xué)習(xí)了《認(rèn)識(shí)空氣》這一課。通過實(shí)驗(yàn)，我們知道熱空氣會(huì)向上流動(dòng)，冷空氣會(huì)向下流動(dòng)，流動(dòng)的空氣便形成了風(fēng)；我們還知道空氣有質(zhì)量，1升空氣的質(zhì)量大約為1.3 克。為什么這么多空氣壓在我們身上，我們卻感覺不到呢？今天，我們就一起來解開這個(gè)疑惑吧！

意義深遠(yuǎn)的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)

托里拆利是17 世紀(jì)西方一位十分有名的科學(xué)家。1643 年6 月20 日，他做了一個(gè)很有趣的實(shí)驗(yàn)：在玻璃管內(nèi)灌滿水銀，用另一只手的食指緊緊堵住玻璃管的開口端，再把玻璃管小心地倒插在盛有水銀的槽里，然后緩緩松開手指。他驚訝地觀察到水銀在緩緩下降，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)玻璃管內(nèi)外水銀液面的高度差約為760 毫米時(shí)，試管內(nèi)部的水銀就停止下降了。托里拆利認(rèn)為有一個(gè)“神秘的物體”在阻礙水銀下落，這就是大氣壓強(qiáng)，也叫大氣壓。

1654 年5 月8 日， 德國馬德堡市市長(zhǎng)格里克聽說還有許多人不相信大氣壓強(qiáng)的存在。于是，格里克和助手將兩個(gè)黃銅做成的半球殼灌滿水后合在一起，然后把水全部抽出，使球內(nèi)形成真空。在球的兩邊各拴4 匹馬，4 個(gè)馬夫揚(yáng)鞭催馬、背道而拉。但是，不管8 匹馬如何用力，銅球仍是原封不動(dòng)。隨后，格里克將馬的數(shù)量增加到兩邊各8 匹，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。突然，啪的一聲巨響，銅球順利被分開。格里克不禁大喊：“先生們！女士們！ 你們?cè)撓嘈帕税?！大氣壓是有的，大氣壓?qiáng)是大得這樣厲害、這么驚人！”這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是著名的“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”，它向世人證明了大氣壓強(qiáng)是真實(shí)存在的。

大氣壓力有多大

大氣壓形成的原因主要是地球的吸引力。地球表面周圍覆蓋著一層厚厚的氣體，叫空氣。由于地心引力，空氣被“吸”向地球，在向地球靠近的過程中，不斷地向地球施壓，從而形成了氣壓，越是靠近地面處的大氣壓越大。又由于氣體具有流動(dòng)性，因此在地球表面的物體都會(huì)受到來自四面八方的大氣壓強(qiáng)?？茖W(xué)家通過精確計(jì)算，發(fā)現(xiàn)地球表面的大氣壓強(qiáng)大約有1.013×105帕，換算成力，也就是每1 平方米的表面上受到的大氣壓力有1.013×105 牛。一個(gè)蘋果大約重5 牛， 換算一下，相當(dāng)于1 個(gè)平方米的表面上有2 萬多個(gè)蘋果。

生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，將兩個(gè)半球緊密合攏，不需要用力，球就會(huì)自己分開，這是因?yàn)榍騼?nèi)、球外都有大氣壓的作用，兩者大小相等，相互抵消了。但是，當(dāng)把球合攏以后抽出內(nèi)部氣體，球內(nèi)的氣壓接近于0 帕，只有球外有1.013×105 帕的大氣壓。即抽氣前，球外部的氣壓等于其內(nèi)部的氣壓（左下圖）。但抽氣后，球外部的氣壓大于其內(nèi)部的氣壓，外部大氣壓像一只極其有力的大手，緊緊地“壓”住了兩個(gè)半球（右下圖）。如果你想要打開這兩個(gè)半球，就必須用到很大的力。

生活中大氣壓的應(yīng)用

家里的吸鉤不需要用膠水，就可以牢牢粘在瓷磚上。這是因?yàn)樵谑褂梦^時(shí)，你將吸盤內(nèi)部的氣體擠壓了出去，吸盤內(nèi)部的氣壓小于外部的大氣壓。因此，吸鉤被大氣壓牢牢固定在了瓷磚上。那為什么在粗糙的表面，吸鉤就很難掛上去呢？仔細(xì)觀察粗糙的墻壁，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它的表面有許多凹凸不平的小縫隙，不管怎么擠壓，都很難將吸盤內(nèi)部的空氣全部擠出，因此無法形成一個(gè)外部氣壓大于內(nèi)部氣壓的環(huán)境。

試一下，當(dāng)你喝奶茶時(shí)，如果你用手堵住吸管的下端，你會(huì)發(fā)現(xiàn)管子里的奶茶很難吸上來。但是，松開手，就能很容易吸到奶茶，這也是因?yàn)榇髿鈮骸Ｎ滩钑r(shí)，你吸走了管子中的一部分空氣，管內(nèi)氣壓變小，外部氣壓大于管內(nèi)氣壓，便將奶茶壓到了你嘴巴里。如果你堵住吸管下端，下端與外界大氣不相連，在沒有大氣壓幫助的情況下，單靠嘴巴的吸力是難吸到奶茶的。

不知道你有沒有這樣的體驗(yàn)：坐飛機(jī)時(shí)，如果你帶了一包最喜歡吃的薯片，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)在空中的薯片袋子好像變胖了，這也是大氣壓在作怪。薯片袋子內(nèi)部的氣壓接近地面的氣壓，飛機(jī)越往上飛行，空氣越稀薄，氣壓越小，形成了薯片袋子外部的氣壓比內(nèi)部小的情況。于是，薯片袋子就變胖了。

液體也有壓強(qiáng)

除了氣體有壓強(qiáng)，流動(dòng)的液體也具有壓強(qiáng)，叫液體壓強(qiáng)。潛水時(shí)，越往深處，越有被水?dāng)D壓的感覺；堤壩總是修成上窄下寬的樣子，這些都是液體存在壓強(qiáng)的原因，并且水越深，水的壓強(qiáng)也會(huì)越大。

這下，你知道為什么在市場(chǎng)上很難看到活著的深海魚了吧！深海魚長(zhǎng)期生活在深海中，它們體內(nèi)的壓強(qiáng)與當(dāng)時(shí)所處環(huán)境的壓強(qiáng)相等，而海底深處的壓強(qiáng)遠(yuǎn)大于大氣壓強(qiáng)。所以，當(dāng)漁民將深海魚捕捉上來時(shí)，由于深海魚體內(nèi)的壓強(qiáng)遠(yuǎn)大于周圍環(huán)境的大氣壓強(qiáng)，深海魚就“爆炸”了。

現(xiàn)在我們可以回答“如此強(qiáng)大的大氣壓怎么沒有把我們壓扁”這個(gè)問題了，這是因?yàn)槿梭w內(nèi)部有氣體，還有血液，這些作用力足以抵消外部大氣壓所施加的外力。所以，我們是不會(huì)被壓扁的，放心吧！

（責(zé)任編輯：陸艷）