暑假這幾天經常下雨,感覺濕悶,不太舒服,為什么呢?書上說跟大氣壓有關,陰雨天的氣壓比睛天是低,哪么是因為氣壓低而感到濕悶嗎?
大氣壓強是指大氣對浸在它里面的物體產生的壓強,人時時刻刻處在大氣中,但并沒有明顯的感受大氣壓的存在,“不識廬山真面目,只緣身在此山中”。
最早能夠證明大氣存的實驗是1643年意大利的科學家托里拆利做的實驗,他在一根長約一米的一端開口的玻璃管內注滿水銀然后倒置在水銀槽中,發現玻璃管中的水銀會下降到大約760毫米高度就不在下降了,因為管內水銀全封閉,故水銀的上方是沒有空氣進入的,是真空。托里拆利由此推斷,水銀柱能維持760毫米高是因為大氣的支撐,那么大氣產生的壓強就等于水銀柱產生的壓強。這就是著名的托里拆利實驗。通過計算可知標準大氣壓的數值:1.013×10^5Pa(帕斯卡),等于760毫米水銀柱產生的壓強。
1643年在中國是哪一年?大明王朝的倒數第二年,崇禎十六年,到了第二年即1644年,李自成兵進北京城,崇禎皇帝“自掛東南枝”,大明王朝滅亡。旋即吳三桂“慟哭三軍俱縞素,沖冠一怒為紅顏”,開關迎敵,滿清的鐵騎在漢人的引導下踏入中原。這一年特別好記,一路死尸(1644)。
不閑扯了,還是回到大氣壓。盡管托里拆利最早測得大氣壓的數值,當然也證明了大氣壓的存在,但在歷史上托里拆利實驗的名氣遠沒有另外一個實驗影響大。這個實驗就是馬德堡半球實驗,1654年格里克在德國馬德堡作了著名的馬德堡半球實驗,有力地證明了大氣壓強的存在,這讓人們對大氣壓有了深刻的認識。我們的教科書將馬德堡半球實驗作為最早證明大氣壓存在的實驗而將托里拆利實驗作為最早測得大氣壓數值的實驗這個說法是不準確的。
大氣壓的數值是很大的,換成一個熟悉的概念,人體表面積約為1.5平方米,大氣在人體上產生的壓力就相當于十五噸的物體壓在人身上。之所以在這樣的壓強下還能安然無恙,是因為我們人類經過長期的自然選擇和對環境的適應,身體各部位都是在一個大氣壓下才能正常生長和生存。
大氣壓的數值并不是恒定不變的,而是與很多因素有關,如天氣、溫度、海拔等。大氣中除了含有氮氣、氧氣及二氧化碳等多種氣體外,還含有水汽和塵埃。含水汽很少(即濕度小)的空氣稱“干空氣”,而把含水汽較多(即濕度大)的空氣稱“濕空氣”。干空氣的分子量是28.966,而水汽的分子量是18.016,故干空氣分子要比水汽分子重。所以干空氣的密度也比水汽的密度大,當水汽分子增多之后,會擠走干空氣分子,這樣大氣壓就會下降。
之所以感到胸悶就是因為氣壓下降后呼吸有點困難,但這不是最主要的,最主要的是空氣中的水汽分子增加之后使我們皮膚上的汗液蒸發困難,不能帶走熱量,故感到悶熱。如果是氣壓稍稍下降人是不會有濕悶的感覺的,比如登山,海拔一千米的山頂的氣壓只有標準氣壓的約九成,到山頂也少有濕悶感。