大气压强
核心知识
知识结构
大气压强
内容提要
1.大气压强和液体压强有其共同点：(1)都是由于重力产生；(2)深度越深，压强越大；(3)在同一位置，向各个方向的压强都相等；(4)压强大小还跟气体和液体密度有关.
2.大气压强和液体压强的不同点：(1)深度选择的基点不同，液体的深度以自由液面为准，大气压则以地平表面的压强为准，因人们生活在大气的底部，不可能以气体的上表面为基准；(2)液体具有不可压缩性质，所以液体密度可视为上下均匀，气体具有可压缩性质，气体密度在高空与地表是不同的，所以气体压强不能用p=ρgh来计算某处压强.
3.生活、生产中，通过改变气体的压强来达到为人类的生活、生产服务的目的.用增大气体压强从而提高液体的沸点方法使高原上气压较小的地方将饭菜煮熟；用减小压强从而降低液体沸点的方法去掉糖汁中的水分；用减小封闭液体表面的气体压强的方法，通过大气压将液体提升一定高度，如活塞式抽水机、离心泵等，即增大或减小一定质量的气体的体积来改变气体压强，达到抽气、排气等目的.
大气的压强
【重点难点解析】
1.大气压强产生的原因
地球周围包围着厚厚的空气层(大气层)，这些空气同样因受到地球的吸引而受到重力作用，同时空气又具有流动性，因此对浸在空气中的物本表面就产生了压强，而且与液体一样，在大气层内部向各个方向都有压强.
2.托里拆利实验原理
将装满水银的玻璃管倒插在水银槽内，管内水银面下降到一定高度就不再下降.由于玻璃管开口端被水银包围，空气不能进入管中，所以下降后管内水银面上方的空间部分一定是真空.如右图所示，管内外水银面高度差为h，水银槽液面到管口的高度差为h1，设大气压为p0，取管口液片AB为研究对象，则液片AB受到管内水银柱向下的压强p下=ρ水银gh+ρ水银gh1；同时液片AB也受到管外水银对它向上的压强，它等于槽内深h1水银产生的压强和外界大气压p0之和，即p上=p0+ρ水银gh1.
由于管内外水银处于静止，所以静止的液片AB受到的向下和向上的压强相等，则有P0=ρ水银gh，所以大气压强为h米高的水银柱产生的压强.
【命题趋势分析】
(1)气压的测定、标准大气压的数值
(2)生活中与大气压有关的现象
【基础知识精讲】
(1)由于空气受到重力作用，而且能流动，因而空气内部向各个方向都有压强.
(2)大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压或气压.
(3)马德堡半球实验不但说明了大气压强的存在，而且大气压很大.
(4)证明大气压的实验
1：模拟马德堡半球实验——皮碗实验
马德堡半球实验就是奥托•格里克为了让人们确信大气压强的存在而设计的．现在用皮碗很容易模拟这个实验．
2:覆杯实验
3：杯子吞鸡蛋的实验
(5)托里拆利实验能测出大气压强的值：托里拆利实验是测定大气压强的重要实验.玻璃管内的水银柱产生的压强只跟水银柱的高度有关，与水银柱的粗细、玻璃管是竖直还是倾斜，管内水银面与管顶的距离均无关.这个结论可以由液体压强公式得出.由此可知，在用托里拆利管测定大气压强时，只要管内水银柱上方为真空，大气压强就等于管内水银柱相对于管外水银面的高度差所决定的压强.
大气压的变化
【重难点解析】
1.大气压随距地面的高度增大而减小，因为大气压是由于大气层受到重力作用而产生的.离地面越近大气层越厚受上部气体重力作用空气密度越大，则大气压值越大；离地面越高大气层越薄空气越稀薄，则大气压值越小.
2.同一地点的大气压也不是固定不变的(当然变化范围不算大)，它随季节、气候、天气情况变化.
3.测定大气压的仪器叫气压计，有水银气压计和无液气压计.水银气压计与托里拆利实验类似；无液气压计就是金属盒气压计，这种气压计还可以据气压值知道其所在的高度，可制成高度计.
4.液体的沸点随气压减小而降低，随气压增大而升高.高山上不易煮熟食物的原因就在于水的沸点低.因为一般食物需100℃才能煮熟，而高山上气压低，可能70℃或80℃水就沸腾，自然沸水煮不熟食物了.用高压锅煮食物，易烂且快就是利用了高压锅内气压高温度高的特点.
【基础知识精讲】
1.大气压强与高度有关
大气压随高度的增加而减小，离海平面越高，大气压越小，大气压强随高度的增加而减小是不均匀的，液体的压强随深度的增加而增加，这是由于液体有不可压缩的性质，气体则不同，它具有可压缩性质，越靠近地面压缩得越历害，离地面越高气体密度越小.不过在海拨2km以内，空气密度可近似认为是均匀的，可近似认为每升高12m，大气压降低1mmHg，约133Pa.大气压是由于大气层受到重力作用而产生的，离地面越高的地方，上面的大气层越薄，那里的大气压强越小．下图表示出了大气压随高度变化的情况．
大气压随高度的增加而降低。如果预先测出不同高度处的大气压强值，列成表，那么到-个高度未知的地点，只要测出大气压强值，就可以知道当地的高度．
2.液体的沸点与大气压强有关
实验表明，一切液体的沸点，都是气压增大时升高，气压减小时降低，高压锅就是应用气压高沸点升高的原理制造的.气压变化对人类的生活、健康有重要影响.在低压环境中，会出现高山病症；在高压环境中，会出现潜水病症.气压还与生产有一定联系.
3.标准大气压的值
因为气压不但与高度有关，还与时间、天气等有关，因此要确定一个标准.定作标准大气压的是76cm水银柱产生的压强，数值上等于1.01×105Pa，测量气压的工具有水银气压计和无液气压计.
典型例题
例1.大气压强为1个标准大气压时，湖水内某处的压强为2.02×105Pa，求该处水的深度.
解：在大气压不能忽略的情况下，应该虑大气压的作用，因而题中湖下某处的压强应该是水面上的大气压与湖水产生的压强的共同结果.故：
p=p大气+p水
即 p=p大气+ρ水gh
∴h= =10.3m
答：该处水的深度约为10.3m
如下图所示，压力锅直径为24cm，限压出气口直径为3.5mm，限压阀质量为100g，使用时压力锅内外最大压强差是多少?合多少标准大气压?锅盖与锅的接口处至少能承受多大的力?
分析与解答：由于压力锅内气体被封闭，锅内外气体之间存在着压强差，因而锅盖上承受着很大的压力.压力锅上的限压阀是当锅内压强达到限定值时保证安全而设置的一个装置，当锅内压强超过一定数值时，限压阀被抬起，放出部分气体，降低锅内气体压强.求解这道题的关键就是要考虑到最大压强差指的锅内气体通过限压出气口对限压阀的压力p1S与限压阀所受重力mg及大气压对限压阀的压力p0S平衡时，锅内气压p1与外界大气压p0的差，而锅盖能承受的最大压力就是指这个压强差对锅盖产生的压力.
设锅内气压为p1，大气压为p0，当限压阀刚被抬起向外喷气时，有
p1S=p0S+mg.
锅内外最大压强差为
△p=p1-p0
=
=1.04×105Pa≈1标准大气压
锅盖与锅的接口处承受的力为
F=△p•S盖=△p× πD2盖
=4.6×103牛
答：1.04×105Pa，约1标准大气压；4.6×103N
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