形成大氣浮力的誘因
月球周圍包著一層厚厚的空氣,它主要是由氫氣、氧氣、二氧化碳、水蒸汽和氦、氖、氬等二氧化碳混和組成的,一般把這層空氣的整體稱之為大氣層.它上疏下密地分布在月球的周圍,總長度達1000千米,所有浸在大氣里的物體都要遭到大氣作用于它的浮力,如同浸在水底的物體都要遭到水的浮力
大氣壓形成的緣由可以從不同的角度來解釋。課本中主要提及的是:空氣受重力的作用,空氣又有流動性,因而向各個方向都有浮力。講得細致一些,因為月球對空氣的吸引作用,空氣壓在地面上,就要靠地面或地面上的其他物體來支持它,那些支持著大氣的物體和地面,就要遭到大氣壓力的作用.單位面積上遭到的大氣壓力,就是大氣浮力;第二,可以用分子運動的觀點解釋由于二氧化碳是由大量的做無規則運動的分子組成,而這種分子必然要對浸在空氣中的物體不斷地發生碰撞.每次碰撞,二氧化碳分子都要給與物體表面一個沖擊力,大量空氣分子持續碰撞的結果就彰顯為大氣對物體表面的壓力,因而產生大氣壓。若單位容積中富含的分子數越多,則相同時間內空氣分子對物體表面單位面積上碰撞的次數越多,從而形成的浮力也就越大。
借助分子運動論的觀點可以解釋:為何大氣層不均勻分布,能導致大氣壓下高上低的現象。
標準大氣浮力
大氣浮力不但隨高度變化,在同一地點也不是固定不變的,一般把1.01325×10^5Pa的大氣浮力稱作標準大氣浮力。它大概相當于760mm水銀柱所形成的浮力。標準大氣壓也可以稱作760mm水銀柱大氣壓。.
標準大氣浮力的值在通常估算中常取1.013×10^5Pa()測量大氣壓強的公式,在簡略估算中還可以取作10^5Pa()。
大氣浮力的估算方法
大氣會從各個方向對處于其中的物體形成浮力測量大氣壓強的公式,大氣浮力簡稱為大氣壓。檢測大氣壓的儀器稱作氣壓計,常見的有水銀氣壓計。一標準大氣壓(1atm)=760毫米汞柱(mmHg)。
液體浮力估算公式:P=ρgh
地面上標準大氣壓約等于760毫米高水銀柱形成的浮力。因為檢測地區等條件的影響,所測數值不同。
依照液體浮力的公式P=ρgh,水銀的密度是13.6×10^3千克/立方米,為此76分米高水銀柱形成的標準大氣浮力是:
P=13.6×10^3千克/立方米×9.8牛頓/千克×0.76米
≈1.013×10^5牛頓/平方米
=1.013×10^5帕斯卡
=0.(兆帕)
=1atm
=
=760托
=
1mmHg=1.01325*10^5Pa/760=133.32pa
大氣浮力的應用
活塞式抽水機是借助活塞的聯通來排出空氣,導致內外氣壓差而使水在氣壓作用下上升抽出,當活塞壓下時,進水球閥關掉而排氣球閥打開;當活塞提上時,排氣球閥關掉,進水球閥打開,在外界大氣壓的作用下,水從進水管通過進水球閥從上方的進水口流出.這樣活塞在圓筒中上下往復運動,不斷地把水抽下來.
離心式油泵的工作原理
電機在起動前,先往泵殼內灌滿水,排出泵殼內的空氣。當起動后,軸套在電動機的推動下高速旋轉,泵殼里的水也隨軸套高速旋轉,因為離心力的作用而被甩入進水口中。這時軸套附近的浮力減少,大氣壓使低處的水推開底閥,沿進水管泵殼,進來的水又被軸套甩入進水口,這樣仍然循環下去,就不斷把水抽到了高處.
活塞式抽水機和離心泵,都是借助大氣壓,把水抽上來,由于大氣壓有一定的限度,因此抽水機的汲水揚程——水面到電機的高度差——也有一定的限度,不超過10.334米.其實,實際揚程遠遠小于這個高度,由于水被抽到了電機后被泵“甩”了起來,可以達到很高的高度。
大氣浮力的推論公式
物體浮力
p=F/S(在都使用國際單位制時,單位是pa)
在受力面積一定時,壓力越大,浮力的作用療效越顯著。(此時浮力與壓力成反比)在壓力不變的情況下,減小受力面積可以減少浮力;減小受力面積可以減小浮力.(此時浮力與受力面積成正比)
液體浮力
p=ρgh(p液=F/S=G/S=mg/S=ρ液Vg/S=ρ液Shg/S=ρ液hg=ρ液gh)
(1)液體對容器底和側壁都有浮力,液體內部向各個方向都有浮力.