标准大气压力公式-标准大气压计算公式
标准大气压是啥?说白了,就是地球表面那一层“空气层”在静止的时候,能托住水银柱有多高,要么压住你身上衣服有多大的力。
那会儿埃里克·杰梅里他用水银做的实验,发现一千二百厘米高的水银柱才抵得上这个力,换算成目前的单位,大约就是一百五十一点三三二帕斯卡。
这数字听着像,但背后是个玄学:为啥我们住的地方,空气总得压住我们?出于地球是个球,上面空气往高处跑,越跑越稀,越稀压力就越小。
故此,随着高度增添,大气压直接跳水——这点反常识的逻辑,有时候反而让人惊喜。 要算出手头空气到底有多重,还得先搞清“标准大气压”是个啥概念。在气象学里,这特指海平面、海平面温度、海平面高度的时候,大气形成的压强。
这时候,托里拆利管里的水银柱才稳定在 760 毫米。但这只是理论上的一个基准点,就像你说的饼,形状各异,大小不同,但里面包含的饼数量实际上都是 100。当我们说“标准大气压”时,实际上只是默认了一个温度环境,一般取 15摄氏度。
这时候空气密度最高,压力最大。一旦你往山上跑,温度低了空气分子变少了,密度也就跟着缩水,同样的体积里能“装”的分子数就少了,故此你在山上感觉空气轻飘飘的,就连有时候认定空气不够“压”住,喘得都费劲。
反过来,要是你在一个冰点以下的固体上,空气分子都冻住了,密度又爆表,这时候压力瞬间就能小到你无法承受,就连把你冻成石头。 空气到底是由啥组成的?别整那些复杂的化学方程式,直接看个好办的实验:把 50 升空气压缩成 5 升,压力就成正比地升高了。
这说明空气分子本身是有质量且有体积的,并且它们是个抱团的大众,互相挤在一起,故此叫“大气”。
这个“大气”的密度分布,实际上是个帕斯卡定律的变种。帕斯卡说,在一个封闭液体里,压强传递到任何一点,液体各处的压强都一样。空气别看不像水那样被容器全体接住,但它也是流体,故此只要是封闭空间,里面的气压是均匀的。
只要说“大气压”,默认就是海平面那个基准点。 那到底有多大?我们看看船。
这艘船有几千吨,它为啥不会沉海底?出于水里有压强,但船体四周的空气压也是压强。
只要把空气密度和船体周围空气密度做一对比,你会发现,当空气密度充足大时,船周围的空气压就能抵消住船体自重形成的下沉趋势。
要是空气密度忒小,船就像个“没肩膀”的胖子,肯定会沉。
故此,空气密度大,船就浮;空气密度小,船就沉。
这就解释了为啥深海潜水员务必带着面罩,出于那里空气稀薄,面罩里要是没有充足密集的“空气团”,他们立马就会窒息要么被压扁。 再聊聊飞机。飞机飞得高,速度也快,它不是靠升力飞起来的,靠的是空气流动。在高空,别看空气稀薄,但飞机速度能够大到让空气分子带着庞大的动能撞向机翼。
这时候,空气分子撞过来形成的压力,就能托起整个机身。
这就好比一个人迎面撞过来,别看他重得吓人,但他撞得越快,撞得越猛,他顶住你的本事就越强。
故此,飞机能在高空飞,靠的是动能把稀薄空气“压”到车身上来。 还有更直观的例子。拿吹气球吧。当你用力吹气球时,瓶子里的空气分子被挤压得挤成了一团,分子间距变小了,密度变大了,故此气球会鼓起来。
要是你慢慢放气,分子散开了,密度下降,气球就瘪下去。当气球鼓得忒大,橡皮膜承受不住内部的高压,就破了,这就是大气压把你“压”破的。
要是你去忒空,那里简直全是真空,没有空气分子,没有空气密度,也就没有空气压。
故此,宇航员在忒空里得穿厚厚的宇航服,出于外面是“零面压”,而里面是“大气压”。一旦舱门打开,外面的真空猛地“吸”进来,宇航员瞬间就会被“吸”成肉丸。 空气压还有一个有趣的地方,就是它随海拔的变化贼剧烈。在高山顶上,空气稀薄,压得你喘不过气来;在海平面,空气稠密,压得你喘不过气来,并且你感觉到的“空气重”,实际上是分子撞击你皮肤上的力度。当你爬高上去,分子越来越远,撞击你的频率和力度都降了,故此你感觉越往上空气越轻。 最终说说为啥我们常说“大气压”。
实际上我们极少单独去测大气压,更多时候是大气压帮我们定义了“标准”。“标准大气压”这个概念,就是人为设定了一个参照系。就像我们说“地球标准重力”一样,都是为了撇脱交流和计算。
要是有一天地球重力突然变成 10 倍,那目前的标准大气压就挺可能变成“标准十分重力”。
故此,一切关于空气压力的计算,最终都绕不开一个数字:标准大气压。
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