大气压力

我们来谈谈大气压，和我们周围空气的大气压有关。空气是一种流体，它可以改变形状和大小，而不需要太多的压力。这意味着我们坐在这里，沉浸在空气中这意味着我们得到了上方所有空气的重量这意味着我们得到了压强。好了，准备好了吗?液体压强，液体压强，液体密度乘以g乘以高度。我们用什么来表示空气的密度，我的意思是我们知道下面这里的密度但是随着我们上升空气的密度会变小那么我们在这个公式中应该用什么呢，h呢?我们应该用什么来表示大气的高度?你觉得呢?我不知道，实际上这两件事是相互关联的。这是一个问题，我们不能用这个公式，所以我们需要做点别的我们要做的就是直接测量它。 So we're going to take a tube full of mercury we're going to immerse it in a bath of mercury and then we're going to bring the tube up like that okay.

现在管子里没有空气，所以这意味着水银会下降一点，那里什么都没有。这里的压强是0，没什么可支撑的。另一方面，在这里，整个大气层都在下沉。这意味着大气压力和0之间的压差支持了汞柱的高度。现在我们可以用密度乘以g乘以h，因为水银的密度是恒定的，我们可以测量高度。所以大气压力是由水银密度乘以9.8米/秒的平方乘以水银柱的高度得出的。好的，这个大气压与水银柱的高度成正比。这导致了一个最早的测量，一个最早的压力单位，毫米汞柱。

现在，当我们做一个标准测量时，我们发现大气压力大约是760毫米汞柱。现在我们已经得到了标准大气压的定义我们看这里。一个标准大气压等于760托。这个单位应该是一毫米汞柱但它是以物理学家托尔·查理的名字命名的他在17世纪对压力做了很多研究。所以如果你看一下毫米汞是什么，它是763.3，很接近，但不完全一样。在美国，人们通常用PSI磅每平方英寸作为标准单位。PSI中的一个大气压大约是14.7 PSI。这意味着什么呢?

这意味着你脸上的每一平方英寸像这样的每一平方英寸我都有14.7磅的重量。这有很多为什么我不会塌下来，我在呼吸同样压强下的空气。所以空气向外推，外面的空气向内推皮肤不需要支撑太多。相同的观点被潜水员潜到很深,他们会在压缩空气呼吸,这样是在较高的压力,然后他们的皮肤没有支持的海洋的水之间的压力差和他们的内部,他们的肺部和血液和一切。不管怎样，这只是一个小附注。

要用国际标准单位来表示，因为我们总是用国际标准单位，它会被写成101325帕斯卡所以这是一个大气压这是一个标准定义。当有人说标准大气压时他们指的是101325不，在任何一天大气的实际压力可能会高一点或低一点。但这只是标准大气压。好了，让我们用这个想法来解决一个问题。所以当我用吸管吸的时候，本质上我所做的和我们在这里看到的水银柱是一样的。我把吸管顶部的空气排出，所以现在我口中施加的压力小于大气施加的压力。所以压强的差异使得我喝的水或汽水或其他东西从吸管中上升。现在我有个问题要问你，你能用吸管支撑的水的最大高度是多少?所以如果你尽你所能地吸那根柱子能升到多高?它能达到无限高吗?

这个想法是这样的，就像之前的水柱一样支撑水柱的是大气压。所以你能做的最好的就是像我们看到的水银气压计一样。上面的压强为0，现在你不能这么做，你可以试一试但这是最理想的你甚至可以想象上面的压强为0。然后这里有大气压这要支撑这个水柱。所以我们要做的是我们说大气p等于水的密度乘以重力加速度乘以高度。这就是我们想要的高度，对吧?现在很简单了，我只需要解出来，代入数字只要所有的都是SI单位就可以了。所以h等于p大气101325除以水的密度10的3次方，g 9.8当你算出来的时候，你会发现它大约是10.34。单位是什么?所有东西都是国际单位制的，所以所有东西都是国际单位制的，这是一个高度，所以它是米。 So that means that the maximum height of a column of water that you can support on earth is 10.34 meters.

如果你想支持比这更大的项目，你必须更加努力，你不能让氛围帮你完成工作。好的，当然，如果它是一种密度更高的液体，比如水星，你能承受的最大高度是763.3毫米，比一米的75%和76.33%小一点，好的，所以它比这个小很多，因为水星比水密度大很多。好的，让我们继续看一些其他类型的问题，你可能会被要求解决与此相关的问题。其中有些有点奇怪，虽然不难，但你可能没有想到该怎么做。那么问题是，大气层的总重量是多少？这是个奇怪的问题，对吧？你看着那个问题，你会想什么？我怎么会知道呢？好的，大气的重量，记得我们说过，与大气相关的压力实际上是由于它的重量。我知道压力，那么重量呢？重量是，这是正确的力，所以重量是压强乘以面积。

我知道压强是大气压，面积是多少?大气作用于整个星球。所以这个压强作用在整个星球的表面。那么整个星球的表面积是多少?它等于4乘以整个行星半径的平方，4 r的平方就像我们从几何中知道的那样，对吧?现在我要做的就是代入数字，地球的半径大约是6,370千米。所以我们要把它写出来101325我要忽略单位因为我知道最后的单位是什么只要所有的单位都是国际单位制我就没问题。所以p4等于12.54我们知道了半径，它的单位是国际单位制。我说的是6370千米，我不能用千米。我要说6.37乘以10的6次方米然后平方。 And when I plug all those numbers into the calculator I end up with a weight of 5.17 times to the 19 alright now what's the unit? It's a weight, so that's force and in SI units that's given in Newtons, that's a pretty huge weight.

但这是地球的整个大气层注意，这是多么容易。它直接从重量的意思，压强的意思和面积的意思出发?然后把数字乘出来，就是这样。好了，让我们看最后一个假设恒定密度下大气的比例高度是多少。好了，这需要一分钟来弄明白我的意思。记得一开始我们想用密度乘以重力加速度乘以高度来确定整个大气层在地球表面的压强。但是有几个问题，密度不是恒定的，我们不知道用什么来表示高度。在这个问题中，我们要做的是假设密度恒定，然后取海平面上的密度。然后确定高度，合适的高度是多少这将给出我们测量的压强。

好了，我们继续，因为这将是一个有趣的答案。所以我们说p大气等于密度，我想要h，所以我们有，h等于p大气，101325除以海平面的空气密度大约是1.3千克每立方米。所以我有1.3和9.8，当你把所有这些算出来，你最终得到7.9公里。这太疯狂了7.9千米并不是很高。它实际上比大多数飞机的飞行高度还低。至少一旦它们飞行了很长一段距离上面就会有空气这就直接告诉我们空气的密度会发生变化因为如果它一直是常数大气的密度会非常低。好的，这是大气压。