托里拆利实验
托里拆利,意大利物理学兼数学家,以发明气压计而闻名。他在39岁时,突然病死。可他在短短的一生中,取得了很多杰出的成就。今天我们就来了解他的一个著名实验:托里拆利实验,这个实验伟大意义就是第一次准确地得出了大气压的值。这个实验怎么做的呢?
所需器材
铁架台、米尺、长约1米一端开口的玻璃管、盛有水银的水银槽、注射器
第一步
取一个长约1米、一端开口的玻璃管,将里面装满水银(一种密度较大、常温下处于液态的金属)。然后堵住管口倒放入装有水银的槽里。
第二步
放开手指,观察管内水银的变化:发现水银从管中流出一小部分,但绝大部分水银仍留在管中。向上提一点玻璃管、倾斜一些、玻璃管粗一些、细一些,我们发现管内的水银面与水银槽里的水银面的水平高度差总等于760mm左右,你说神奇不?
下面的问题我们也分两步:
第一步:解释这个现象
上图中,瓶子里的水不会流出来,那当然是被大气压托住了,大气能托多高的水?谁也没有见过。不过,你刚刚看到它只能托起760mm高的水银柱!这是为什么?请看图:
我们可以认为水银槽里的水银面上同时压着空气柱和水银柱,空气柱的底面与水银柱的底面相平了,说明它们对槽里的水银面压强相等了,所以760mm的水银柱产生的压强等于大气压!
第二步:大气压有多大
有时直接就用760mmHg表示大气压的大小,其中的“mmHg”就是“毫米水银柱”的意思(你可以算一算:1mmHg等于多少Pa)
大气压:P0=P水银=ρ水银gh
=13.6×103Kg/m3×10N/Kg×0.76m
=1.01×103Pa
由于大气压受到环境因素的影响,不是绝对不变的,我们把刚才得到的这个值也叫它标准大气压(1atm),我们知道了大气层的厚度,可以用 P0=ρ空气gh 计算大气压吗?答案是不可以,因为空气是不均匀的,我们知道的空气密度1.293Kg/m3,这只是地球表面的空气密度。
怎么样,是不是一看你就明白了!
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