大气压是由于大气重力作用而产生的吗_第1页
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文档简介

1、大气压是由于大气重力作用而产生的吗气体没有固定的形状和体积(说明气体分子可以到达容器的各个 角落),是因为相比固、液体分子的热运动,气体分子热运动显得特 别无规则和无秩序。正是这种热运动使得大量的气体分子必然不断地 碰撞器壁。就单个气体分子来看,对器壁的冲力很小,作用时间很短, 冲力也是断续的。但是大量的气体分子频繁碰撞器壁,从宏观上看, 就形成了对器壁持续的均匀的压力,正像大量密集的雨点接连不断地 打在雨伞上,会对雨伞伞面产生一个持续的均匀的压力一样。器壁单 位面积上受到的大量气体分子的持续的均匀冲力,就是气体的压强。所以说,气体压强不是由于气体重力作用而产生的,或者说气体 在失重情况下的压

2、强与正常情况下压强没有区别,这是因为分子热运 动不受宏观机械运动影响的缘故。根据气体压强的形成机制可知,气体压强大小应与气体分子的密 集程度和碰撞剧烈程度有关:密集程度越大,碰撞越频繁,越能形成 持续的均匀的压力;碰撞剧烈程度越大,冲力越大,压力也越大。其 中,气体分子的密集程度可用单位体积内的分子数日描述,而单位体 积内的分子数日可通过密度来反映;碰撞剧烈程度可用气体分子的平 均速率大小描述,而分子的平均速率大小又可通过温度来体现。因此, 气体压强由两个因素决定:(1)气体密度 在其他量不变的条件下,气体密度越大,气体 压强就越大。(2)气体温度 在其他量不变的条件下,气体温度越高,气体 压

3、强就越大。气体实验定律,如玻意耳定律、查理定律等都反映了此规律。根据大气的热力学性质在竖直方向上的差异,一般可将大气层按 照距地面的高低不同依次划分为五层:(1)对流层(2)平流层(3) 中间层(4)热层(5)外层。其中,对流层是紧贴地面的一层,它的厚度最大不超过18km(其 厚度因纬度而异),整个大气层质量的3/4和几乎全部水汽、杂质 集中于该层。这一层与人类关系特别密切,在非学科性叙述中,常讲 的大气层就是指该层。由于对流层相对于其他层离地最近,因此该层 大气的热量绝大部分直接来自地面。反之,离地面越高的大气受热越 少,气温越低。用一句话来概括对流层气温的特点就是:气温随高度 的增加而递减

4、。所以,在对流层,由于随高度增加气体密度减小,温 度降低,根据结论可知:离地面越高的地方大气压越小。随着高度的继续增加,当距地面的高度超过18km而不超过50 55km时,就进入平流层。平流层下层的气温随高度变化很小,但中 上层的气温却随高度增加迅速上升(这是因为平流层中的臭氧大量吸 收太阳紫外线能量成为中上层升温的主要原因),在此要知大气压随 高度变化的关系就困难,因为一方面大气密度虽变小,另一方面大气 温度却升高(且升高很快),而这需要掌握该层具体的大气密度、温 度变化资料方可下结论。至于再增加高度,依次进入中间层、热层、外层,类似的复杂性 仍存在,就不赘述。鉴于以上分析,笔者不太赞同有些人的说法:“在大气压随高度 变化这一知识点上,旧版本教材中的论述更准确,更严密”,恰恰相 反,笔者认为新版本教材中的论述倒更合理些,尽管并不很完美。笔

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