学习任务第三课

拓展阅读

托里拆利实验：

1643年6月20日，意大利科学家托里拆利首先进行了这个实验，故名托里拆利实验。这个实验测出了1个标准大气压的大小为约760mm汞柱或10.3m水柱。

1．一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银，排出空气，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里，待开口端全部浸入水银槽内时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银液面停止下降时，读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差，约为760mm。

2．逐渐倾斜玻璃管，发现管内水银柱的竖直高度不变。

3．继续倾斜玻璃管，当倾斜到一定程度，管内充满水银，说明管内确实没有空气，而管外液面上受到的大气压强，正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱，也就是大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。

4．用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验（或同时做，把它们并列在一起对比），可以发现水银柱的竖直高度不变。说明大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。（控制变量法）

5．将长玻璃管一端用橡皮塞塞紧封闭，往管中注满红色水，用手指堵住另一端，把玻璃管倒插在水中，松开手指。观察现象并提问学生：“如把顶端橡皮塞拔去，在外部大气压强作用下，水柱会不会从管顶喷出？”然后演示验证，从而消除一些片面认识，加深理解。

6．通常人们把高760毫米的汞柱所产生的压强，作为1个标准大气压，符号为1atm（atm为压强的非法定单位），1atm的值约为1.013×10^5Pa。

1654年，马德堡市长奥托·冯·格里克听到托里拆利的事，又听说还有许多人不相信大气压强；还听到有少数人在嘲笑托里拆利。因此，虽然远离意大利的格里克在德国，但他很为托里拆利抱不平。

他匆匆忙忙找来玻璃管子和水银，重新做托里拆利这个实验，断定这个实验是准确无误的；再将一个密封完好的木桶中的空气抽走，木桶就“砰！”的一声被大气“压”碎了！

有一天，他和助手做成两个半球，直径14英寸，约37厘米，并请来一大队人马，在市郊做起“大型实验”。

这年5月8日，马德堡市风和日丽，一大批人围在实验场上，熙熙攘攘十分热闹．有的支持格里克，希望实验成功；有的断言实验会失败；人们在议论着、在争论着、在预言着；还有的人一边在大街小巷里往实验场跑，一边高声大叫：“市长演马戏了！市长演马戏了———”

格里克和助手当众把这个黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈；再把两个半球壳灌满水后合在一起；然后把水全部抽出，使球内形成真空；最后，把气嘴上的龙头拧紧封闭。这时，周围的大气把两个半球紧紧地压在一起。

格里克一挥手，四个马夫牵来十六匹高头大马，在球的两边各拴四匹。格里克一声令下，四个马夫扬鞭催马、背道而拉！好像在“拔河”似的。

“加油！加油！”实验场上黑压压的人群一边整齐地喊着，一边打着拍子。

4个马夫，8匹大马，都搞得浑身是汗．但是，铜球仍是原封不动．格里克只好摇摇手暂停一下．然后，左右两队，人马倍增．马夫们喝了些水，擦擦头额上的汗水，又在准备着第二次实验．

格里克再一挥手，实验场上更是热闹非常．16匹大马，使劲拉，八个马夫在大

声吆喊，挥鞭催马……

实验场上的人群，更是伸长脖子，一个劲儿地看着，不时地发出“哗！哗！”的响声．

突然，“啪！”的一声巨响，铜球分开成原来的两半，格里克举起这两个重重的半球自豪地向大家高声宣告：

“先生们！女士们！市民们！你们该相信了吧！大气压是有的，大气压强是大得这样厉害！这么惊人！……”

实验结束后，仍有些人不理解这两个半球为什么拉不开，七嘴八舌地问他，他又耐心地作着详尽的解释：“平时，我们将两个半球紧密合拢，无须用力，就会分开．这是因为球内球外都有大气压力的作用；相互抵消平衡了．好像没有大气作用似的．今天，我把它抽成真空后，球内没有向外的大气压力了，只有球外大气紧紧地压住这两个半球……”。

即抽气前，半球的外部压力等于其内部压力等于大气压。但抽气后，半球外部压力大于其内部压力，并且半球内部为真空。就好像大气压“压”住了两个半球。所以这两个半球必须用较大的力才能拉开。

通过这次“大型实验”，人们都终于相信有真空；有大气；大气有压力并且很惊人，但是，为了这次实验，格里克市长竟花费了4千英镑。

课后小结

连续介质假设：

可以把气体看成连绵一片的、没有间隙的、充满了它所占据的空间的连续介质，这就是连续介质假设。

空气特性：

空气特性指的是空气的密度ρ、温度T、压力P。

空气压缩性和黏性： 

空气的压缩性是指一定量的空气，当其所受到的压力或温度改变时，其密度或体积也要发生相应变化的物理性质。

空气的黏性力是相邻空气分子之间相互运动时产生的牵扯作用力，也叫作空气的内摩擦力。

国际标准大气：

国际标准大气   ISA（International Standard Atmosphere）是人为规定大气温度、密度、压力等随高度变化的关系，得出统一的数据，作为计算和试验飞行器的统一标准。