氣壓

　　1定義

　　氣壓（atmosphericpressure；airpressure）

　　氣體壓強(qiáng)

　　在任何表面的單位面積上空氣分子運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的壓力。p=F/S

　　氣壓以百帕（hPa）為單位，取一位小數(shù)。

　　常用單位

　　標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

　　表示氣壓的單位，習(xí)慣上常用水銀柱高度。例如，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓等于760毫米高的水銀柱的重量，它相當(dāng)于一平方厘米面積上承受1.0336公斤重的大氣壓力。由于各國所用的重量和長度單位不同，因而氣壓單位也不統(tǒng)一，這不便于對(duì)全球的氣壓進(jìn)行比較分析。因此，國際上統(tǒng)一規(guī)定用"百帕"作為氣壓單位。經(jīng)過換算：

　　一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.013*10^5帕（毫巴）

　　1毫米水銀(汞柱）柱高=4/3百帕（毫巴）

　　1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mm水銀(汞柱）柱高

　　2成因

　　從分子動(dòng)理論可知，氣體的壓強(qiáng)是大量分子頻繁地碰撞容器壁而產(chǎn)生的。單個(gè)分子對(duì)容器壁的碰撞時(shí)間極短，作用是不連續(xù)的，但大量分子頻繁地碰撞器壁，對(duì)器壁的作用力是持續(xù)的、均勻的，這個(gè)壓力與器壁面積的比值就是壓強(qiáng)大小。

　　3測量方法

　　氣象上常用的測定儀器有液體（如水銀）氣壓表和固體（如金屬空盒）氣壓表兩種。氣壓記錄是由安裝在溫度少變，光線充足的氣壓室內(nèi)的氣壓表或氣壓計(jì)測量的，有定時(shí)氣壓記錄和氣壓連續(xù)記錄。人工目測的定時(shí)氣壓記錄是采用動(dòng)槽式或定槽式水銀氣壓表測量的，基本站每日觀測4次，基準(zhǔn)站每日觀測24次。氣壓連續(xù)記錄和遙測自動(dòng)觀測的定時(shí)氣壓記錄采用的是金屬彈性膜盒作為感應(yīng)器而記錄的，可獲得任意時(shí)刻的氣壓記錄。采用這些儀器測量的是本站氣壓，根據(jù)本站拔海高度和本站氣壓、氣柱溫度等參數(shù)可以計(jì)算出海平面氣壓。

　　氣壓以百帕為單位，取小數(shù)一位；有的也以毫米水銀柱高度為單位，取小數(shù)兩位。毫米與百帕的換算關(guān)系是

　　1百帕=0.750069毫米（水銀柱高度）≈3/4毫米（水銀柱高度）

　　1毫米=1.333224百帕≈4/3百帕

　　我國的氣壓觀測在1953年及以前采用的是以毫米水銀柱高度記錄的，1954年及以后是以百帕記錄的，兩種記錄合并使用時(shí)，須換算為同一種單位。

　　4計(jì)算方法

　　通常有平衡條件法和牛頓運(yùn)動(dòng)定律法

　　（公式只是粗略計(jì)算而且有時(shí)測的值不準(zhǔn)，一切都應(yīng)以實(shí)際為準(zhǔn)）。

　　1.在托里拆利測出了氣壓后，人們通過公式p=F/S，求出了在單位面積上的空氣有多少的質(zhì)量。再套用空氣的密度，求出體積，再除以質(zhì)量，即可知道地面至大氣圈頂部的距離。

　　2.已知：氣體體積、物質(zhì)的量、絕對(duì)溫度時(shí)，可用公式PV=nRT求出氣體壓強(qiáng)（其中R是常數(shù)，R=8.314帕·米3/摩爾·K或R=0.0814大氣壓·升/摩爾·K）。這個(gè)公式還有變形公式pV=mRT/M、p=ρRT/M。

　　3.p=p水銀gh【水銀密度*9.8*水銀柱高=標(biāo)準(zhǔn)大氣壓】

　　5單位換算

　　1MPa（兆帕）=1000kPa(千帕）=1000000Pa（帕斯卡）

　　1bar（巴）=0.1MPa

　　1atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）=0.1013MPa=1.013bar=760mmHg=10.33mH2O

　　1kgf/cm2（工程公斤力）=0.981bar=0.0981Mpa

　　1psi（Lb/in2）=0.07031kgf/cm2=0.06893bar=6.893kpa

　　1MPa=145psi

　　Psi（lb/in2）磅/平方英寸，常用在歐美等英語區(qū)國家的產(chǎn)品參數(shù)上

　　通常在行業(yè)說的“公斤”是指“bar”

　　6影響因素

　　氣壓的大小與海拔高度、大氣溫度、大氣密度等有關(guān)，一般隨高度升高按指數(shù)律遞減。氣壓有日變化和年變化。一年之中，冬季比夏季氣壓高。一天中，氣壓有一個(gè)最高值、一個(gè)最低值，分別出現(xiàn)在9～10時(shí)和15～16時(shí)，還有一個(gè)次高值和一個(gè)次低值，分別出現(xiàn)在21～22時(shí)和3～4時(shí)。氣壓日變化幅度較小，一般為0.1～0.4千帕，并隨緯度增高而減小。氣壓變化與風(fēng)、天氣的好壞等關(guān)系密切，因而是重要?dú)庀笠蜃?。通常所用的氣壓單位有?Pa)、毫米水銀柱高(mm·Hg)、毫巴(mb)。它們之間的換算關(guān)系為：100帕=1毫巴≈3/4毫米水銀柱高。氣象觀測中常用的測量氣壓的儀器有水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計(jì)。溫度為0℃時(shí)760毫米垂直水銀柱高的壓力，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓最先由意大利科學(xué)家托里拆利測出.

　　7氣壓表：

　　測量氣壓的儀器，最常見的有水銀氣壓表和空盒氣壓表兩種。也是比較準(zhǔn)確的幾種儀器...

　　在三個(gè)世紀(jì)以前，德國的馬德堡市曾公開做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，市長，發(fā)明抽氣機(jī)的奧托.格里克將兩個(gè)直徑為37厘米的空心銅半球合起來，使之密不漏氣，然后用抽氣機(jī)把銅球里的空氣抽掉。在每個(gè)半球的環(huán)上各拴上四匹壯馬同時(shí)向相反方向拉，兩個(gè)半球無法分開。最后，用了20匹大馬，隨著一聲巨響銅球才一分為二。

　　這就是著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。該實(shí)驗(yàn)說明，空氣不僅是有壓力的，而且這個(gè)壓力還很大。一個(gè)成年人的身體表面積平均為2平方米，他全身所受的大氣壓力為20萬牛頓。

　　氣壓即大氣壓強(qiáng)?？諝馐怯兄亓康?，氣壓是指大氣施加于單位面積上的力。所謂某地的氣壓，就是指該地單位面積垂直向上延伸到大氣層頂?shù)目諝庵目傊亓俊?/p>

　　氣象上常用百帕做為氣壓的度量單位。具體是這樣規(guī)定的：把溫度為0℃、緯度為45度的海平面作為標(biāo)準(zhǔn)情況時(shí)的氣壓，稱為1個(gè)大氣壓，其值為760毫米水銀柱高，或相當(dāng)于1013.25百帕。

　　8發(fā)現(xiàn)意義

　　大氣具有重量，并且向我們施加壓力，這是一件非常簡單并且似乎顯而易見的現(xiàn)象。然而，人們卻感覺不到。氣壓已經(jīng)成為你生活中的一部分，所以你意識(shí)不到它。早期的科學(xué)家也是這樣，他們從來都沒有考慮到空氣和大氣層有重量。

　　托里拆利的發(fā)現(xiàn)是正式研究天氣和大氣的開端，讓我們開始了解大氣層，為牛頓和其他科學(xué)家研究重力奠定了基礎(chǔ)。

　　這一新發(fā)現(xiàn)同時(shí)使托里拆利創(chuàng)立了真空的概念，發(fā)明了氣象研究的基本儀器——氣壓計(jì)。

　　9發(fā)現(xiàn)歷程

　　1640年10月的一天，萬里無云，在離佛羅倫薩集市廣場不遠(yuǎn)的一口井旁，意大利著名科學(xué)家伽利略在進(jìn)行抽水泵實(shí)驗(yàn)。他把軟管的一端放到井水中，然后把軟管掛在離井壁三米高的木頭橫梁上，另一端則連接到手動(dòng)的抽水泵上。抽水泵由伽利略的兩個(gè)助手拿著，一個(gè)是富商的兒子——32歲，志向遠(yuǎn)大的科學(xué)家托里拆利，另一個(gè)是意大利物理學(xué)家巴利安尼（GiovanniBaliani)。

　　托里拆利和巴利安尼搖動(dòng)抽水泵的木質(zhì)把手，軟管內(nèi)的空氣慢慢被抽出，水在軟管內(nèi)慢慢上升。抽水泵把軟管吸得像扁平的飲料吸管，這時(shí)不論他們?cè)鯓佑昧u動(dòng)把手，水離井中水面的高度都不會(huì)超過9.7米。每次實(shí)驗(yàn)都是這樣。

　　伽利略提出：水柱的重量以某種方式使水回到那個(gè)高度。

　　1643年，托里拆利又開始研究抽水機(jī)的奧妙。根據(jù)伽利略的理論，重的液體也能達(dá)到同樣的臨界重量，高度要低得多。水銀的密度是水的13.5倍，因此，水銀柱的高度不會(huì)超過水柱高度的1/13.5，即大約30英寸。

　　托里拆利把6英尺長的玻璃管裝上水銀，用軟木塞塞住開口段。他把玻璃管顛倒過來，把帶有木塞的一端放進(jìn)裝有水銀的盆子中。正如他所預(yù)料的一樣，拔掉木塞后，水銀從玻璃管流進(jìn)盆子中，但并不是全部水銀都流出來。

　　托里拆利測量了玻璃管中水銀柱的高度，與他料想的一樣，水銀柱的高度是30英寸。然而，他仍在懷疑這一奧秘的原因與水銀柱上面的真空有關(guān)。

　　第二天，風(fēng)雨交加，雨點(diǎn)敲打著窗子，為了研究水銀上面的真空，托里拆利一遍遍地做實(shí)驗(yàn)?？墒牵@一天水銀柱只上升到29英寸的高度。

　　托里拆利困惑不解，他希望水銀柱上升到昨天實(shí)驗(yàn)時(shí)的高度。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)有什么不同之處呢？雨點(diǎn)不停地敲打著玻璃，他陷入沉思之中。

　　一個(gè)革命性的新想法在托里拆利的腦海中閃現(xiàn)。兩次實(shí)驗(yàn)是在不同的天氣狀況下進(jìn)行的，空氣也是有重量的。抽水泵奧秘的真相不在于液體重量和它上面的真空，而在于周圍大氣的重量。

　　托里拆利意識(shí)到：大氣中空氣的重量對(duì)盆子中的水銀施加壓力，這種力量把水銀壓進(jìn)了玻璃管中。玻璃管中水銀的重量與大氣向盆子中水銀施加的重量應(yīng)該是完全相等的。

　　大氣重量改變時(shí)，它向盆子中施加的壓力就會(huì)增大或減少，這樣就會(huì)導(dǎo)致玻璃管中水銀柱升高或下降。天氣變化必然引起大氣重量的變化。

　　托里拆利發(fā)現(xiàn)了大氣壓力，找到了測量和研究大氣壓力的方法。

　　10影響健康

　　氣壓對(duì)人體健康的影響，根據(jù)《中國液壓、氣壓動(dòng)力機(jī)械及元件制造行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測分析報(bào)告前瞻》分析，概括起來分為生理的和心理的兩個(gè)方面。

　　氣壓對(duì)人體生理的影響主要是影響人體內(nèi)氧氣的供應(yīng)。人每天需要大約750毫克的氧氣，其中20%為大腦耗用，因腦需氧量最多。當(dāng)自然界氣壓下降時(shí)，大氣中氧分壓、肺泡的氧分壓和動(dòng)脈血氧飽和度都隨之下降，導(dǎo)致人體發(fā)生一系列生理反應(yīng)。以從低地登到高山為例，因?yàn)闅鈮合陆担瑱C(jī)體為補(bǔ)償缺氧就加快呼吸及血循環(huán)，出現(xiàn)呼吸急促，心率加快的現(xiàn)象。由于人體（特別是腦）缺氧，還出現(xiàn)頭暈、頭痛、惡心、嘔吐和無力等癥狀，甚至?xí)l(fā)生肺水腫和昏迷，這叫高山反應(yīng)。

　　同時(shí)，氣壓還會(huì)影響人體的心理變化，主要是使人產(chǎn)生壓抑情緒。例如，低氣壓下的陰雨和下雪天氣、夏季雷雨前的高溫濕悶天氣，常使人抑郁不適。而當(dāng)人感到壓抑時(shí)，自律神經(jīng)（植物神經(jīng)）趨向緊張，釋放腎上腺素，引起血壓上升、心跳加快、呼吸急促等。同時(shí)，皮質(zhì)醇被分解出來，引起胃酸分泌增多、血管易發(fā)生梗塞、血糖值急升等。

　　另外，月氣壓最低值與人口死亡高峰出現(xiàn)有密切關(guān)系。有學(xué)者研究了72個(gè)月的當(dāng)月氣壓最低值，發(fā)現(xiàn)48小時(shí)內(nèi)共出現(xiàn)死亡高峰64次，出現(xiàn)幾率高達(dá)88．9%。[1]