第二节 大气压的变化

大气压与气象

　　气压跟天气有密切的关系．一般地说，地面上高气压的地区往往是晴天，地面上低气压的地区往往是阴雨天．这里所说的高气压和低气压是相对的，不是指大气压的绝对值．某地区的气压比周围地区的气压高，就叫做高气压地区；某地区的气压比周围地区的气压低，就叫做低气压地区．
　　在同一水平面上，如果气压分布不均匀，空气就要从高气压地区向低气压地区流动．因此某地区的气压高，该地区的空气就在水平方向上向周围地区流出．高气压地区上方的空气就要下降．由于大气压随高度的减小而增大，所以高处空气下降时，它所受到的压强增大，它的体积减小，温度升高，空气中的凝结物就蒸发消散．所以，高气压中心地区不利于云雨的形成，常常是晴天．如果某地区的气压低，周围地区的空气就在水平方向上向该地区流入，结果使该地区的空气上升，上升的空气因所受的压强减小而膨胀，温度降低．空气中的水汽凝结，所以，低气压中心地区常常是阴雨天．
　　由于气压跟天气有密切的关系，所以各气象哨所每天都按统一规定的时刻观测当地的大气压，报告给气象中心，作为天气预报的依据之一．
　　天气预报通常还包括气压活动中心的报告。由于地球表面的不均匀，使得气压带和风带不那么完整，发生了破裂．特别是地球表面上辽阔的大陆和浩瀚的海洋，更对气压带有很大的“破坏性”．由于海陆热力性质的差异，使得海陆冬夏增温和冷却有着明显的不同．冬季：大陆冷，海上热，形成陆上高压，海上低压；夏季：大陆增热快，海上增热慢(相对温度低)，形成大陆低压，海上高压．亚欧大陆冬夏的气压形势转换，就是这样造成的．在世界范围内，北半球的冬季和夏季分别形成不同的高压或低压活动中心．由于这些活动中心范围很大，甚至大于半球，所以又叫行星活动中心．北半球冬、夏季的活动中心如表．

北半球冬、夏季气压中心

　　冬季，在亚欧大陆上的西伯利亚高压和北美大陆上的北美高压，到夏季就消失了．大陆上出现了南亚低压和北美低压．而太平洋高压和大西洋高压冬、夏常存，只不崐过强度不同而已．
　　冬、夏的这些高、低气压区，对于这些地区气候的形成有很大的影响．举例说明，如冬季西伯利亚高气压，成为冷空气的源地之一，对我国冬季天气影响很大；夏季太平洋高压是暖空气的源地，对我国夏季天气影响很大．

气压计诞生的历史

　　1640年，意大利曾发生了一件“怪事”，一位贵族请技师们在自己院子里打一口深井．可不知何因，抽水机抽水时，那水就像中了邪似的，上升到10米之后，就再“不肯”上升了．经反复检查，抽水机并没有故障．
　　有人就此请教了著名物理学家伽利略．伽利略的学生托里拆利奉命来解决这个问题．托里拆利推测大气中有压力，为验证这一假想，他用水银代替水做试验．水银的密度是水的密度的13.6倍，在同样的压力条件，水银上升的高度应是水的1/13.6．他把一支长1.2米、一端封闭的玻璃管灌满水银，并用手封住开口，然后将玻璃管倒个头，放入水银槽里，再抽出堵住管口的手，水银柱立即降了下来，水银柱高度为76厘米，约为10米的1/13.6．用于实验的这个装置，就是世界上第一个测量大气压强的气压计．
　　大气压确实是存在的，那么是不是无论在何时何地大气压都一样呢?如果大气压不是恒定的，那么与哪些因素有关呢?这关系到大气压的应用价值． 其实，托里拆利在实验中，就发现水银的高度会发生微小的变化，他认为这是大气压变化的缘故．可惜，他未能证实这个假说就去世了．
　　法国科学家帕斯卡决心进一步探讨大气压是否恒定的问题．他想：既然大气压是因为空气重量产生的，那么在海拔高的地方，由于空气层较薄，大气压应该会小些，玻璃管中的水银高度也应该短些．为此他爬到巴黎教堂顶上做实验，结果水银高度与地面做时水银高度几乎一样．“也许是海拔高度相差太小的缘故”，看来，只好将实验放到高海拔的山上做．因身体状况不允许他爬山，只好求助内弟佩利尔．1647年11月，经过周密准备，佩利尔按照姐夫旨意，将气压计带到法国南部的多姆山顶做实验．
　　实验结果证实了帕斯卡的假想．根据实验结果，帕斯卡还精确地计算出在海平面以上，每升高120米，水银就降低1毫米．这意味着利用气压计可推算出所在地所处的海拔．
　　“海拔高度与大气压大小有关，那么气候是否与大气压有关呢?”帕斯卡又着手研究这一课题，以期气压计在农业以及防灾抗灾等领域发挥更大的作用．可由于种种原因，没有取得什么成果．
　　德国马德堡市市长盖里克对此做了较深入的研究．他曾制作了一个水气压计，由4根黄铜管首尾相连组成一个垂直的长管．管的上端为一个玻璃容器，边上标有刻度；下端为一个旋塞，浸在一个盛水的容器中．测试开始前，旋塞紧闭，管子全部充满水，玻璃容器内也充满了水；测试开始后，打开旋塞，管子中的水便下沉至一定的高度．观察玻璃容器边上的刻度，就可读出水柱高度．
　　盖里克注意观察水柱高度的变化与天气变化的关系，找到了两者之间的某些关系，如在风暴来临前气压会下降．据此，他成功地预报了1660年的一次严重风暴．
　　总之，大量实验证明：大气压随着某些因素的变化而变化，这表明气压计在某些领域有重要的应用价值，同时也大大推动了气压计的研制工作．
　　有人对托里拆利的气压计进行改进，制成虹吸气压计,省去了水银槽，管子的开端弯过两个直角，利用封闭管和开口管中水银的液面高低之差来测量大气压；有人将气压计管子制成倾斜上升状或螺旋上升状，使得大气压的微小变化在管子内引起较大的水银柱的位移；有人将水银面的微小变化，转变成指针的旋转运动；有人将显微镜和测微计应用到气压计上．
　　随着科学技术水平的提高，气压计的研制水平日益得到提高．可以预计，未来将会有更精确、更实用、更美观的气压计问世!

实验  沸点随气压变化

【实验目的】
　　研究液体的沸点与气压的关系。
【实验器材】
　　铁架台、铁圈、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、铁夹、水、温度计、注射器。
【实验步骤】
　　1．按图甲那样组装好实验装置，向烧瓶内注入适量的热水，插入温度计。点燃酒精灯加热。
　　2．烧瓶中的水沸腾（图甲）后移去酒精灯，水停止沸腾。
　　3．待水温降低一些后将大注射器接到烧瓶口上（图乙），向外拉注射器活塞，看到了什么现象？这个实验说明了什么问题？
【实验结论】
　　抽气时，水又重新沸腾。实验表明气压减小时水的沸点降低。
　　换用其他液体，在各种气压下实验，表明一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高。
【实验指导】
　　1．为了节约时间，可向烧瓶内注入开水后再加热。加热时要用酒精灯的外焰。
　　2．注射器与烧瓶口相接之前，要将活塞推向底端，将针筒内空气排出，以便抽气。
　　3．也可按如图所示做实验，把刚停止沸腾的烧瓶塞好，倒过来向瓶底浇冷水，使水面上方空气遇冷空收缩，气压减小，烧瓶内水重新沸腾。

扩展资料

压力锅安全阀知识介绍

　　大家对压力是很熟悉的，我们每天都处在大气的重压之下．只是由于我们体内空气的平衡作用，所以我们对此没有什么感觉．在我们的日常生活和工业生产中，压力给我们带来了很大的方便．例如大家熟悉的高压锅，它可以在很短的时间内，把我们喜欢吃的排骨炖烂；工业上常用的锅炉，利用锅炉中的压力可以使蒸汽输送到很远的地方．但是压力的大小对安全至关重要．如果没有合理的安全保护，压力过大就会发生类似爆炸、毒气泄露等的事故．压力就会从一个天使变成了魔鬼．为了防范压力的危害，人们在需要高压的设备上设计了很多自动安全装置．
　　大家一定在厨房里见到过这样的场景吧，从高压锅的一个小孔处，蒸汽不停地在向外冒．并且伴随着哨声．这个小孔就是排气孔．排气孔与一个阀门配合使用．这个阀门就是为了控制压力而设计的，它的名字就叫重锤式安全阀．安全阀上有一个重锤，它平时压在高压锅的排气孔上，当高压锅内的压力达到一定的压力值，由于压力的作用，重锤被抬起．蒸汽从排气孔中排除，以使高压锅内的压力下降到安全值范围内．工业锅炉对压力的控制更加重要，在每个锅炉上也都安装有安全阀，它们的工作原理与高压锅上的安全阀是一样的．如下图所示

　　也是利用重锤的方法，但把重锤挂在横杆上，杆的支点在最左端，中间是锅炉的排气孔．当压力过高的时候，蒸汽把横杆连同重锤顶起来，一时锅炉内的蒸汽排除压力下降．而且可以通过调节重锤离左端的距离来改变所限制的压力值．
　　仅仅有了安全阀，压力设备并不是就绝对安全了．为了保证万无一失，人们采用了双保险．通常在压力设备上还安装有一个保险片．它是由易熔的金属片做成．当安全阀由于故障失灵的时候，过大的压力会把保险片冲开，防止事故的发生．如果锅内的水分被蒸干，锅内温度的升高，会把金属片熔化掉也可以起到安全作用．在工业生产中，很多压力容器上都安装有防爆片，它的作用类似于高压锅上的保险片．当压力超过一定值时，防爆片就会自毁而保证容器的安全．安全阀是可以重复使用的装置，每次压力超过一定值时起作用，当压力下降的时候，安全阀复位．但是保险片和防爆片起作用后就会毁坏，需要更换新的才可以．
　　虽然有各种安全装置的保护，压力装置也并不是绝对安全的．在使用过程中，还是要求使用者有足够的安全意识，不能把安全问题完全留给自动装置来保证．只有人和自动装置共同防范事故的发生，才能够安全地使用压力装置．