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大气压强证明–托里拆利实验讲解

从亚里士多德以来,关于真空和大气压的问题经过了几千年漫长的求索过程,直到格里克和托里拆利以后,才加快了认识进程,那么今天小编就来给大家讲解一下托里拆利实验是如何测定空气中大气压强的存在的。

 

1.实验目的:

托里拆利实验的主要目的测量大气压的数值

2.测量的主要方法:转化法

(1)实验所需的器材:

托里拆利实验器(J2116型),水银,1米以上的长玻璃管(或两根玻璃管中间用橡皮管连接),烧杯,红色水

托里拆利实验

(2)实验步骤

①一只手握住玻璃管中部,在管内灌满水银,排除空气,用另一只手的食指紧紧堵住玻璃管开口端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外贡液液面的高度差约为76cm时,它就停止下降,读出水银柱的竖直高度;

②逐渐倾斜玻璃管,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76cm高的汞柱,也就是大气压跟76cm高的汞柱产生的压强相等;

④玻璃管上方是真空,如果玻璃管不足76厘米,玻璃管顶端有压强,如在顶端开口水银将快速下降;

⑤通常人们把高76cm汞柱所产生的压强,作为1个标准大气压;

3.托里拆利实验情景分析

①使用的玻璃管长约1米

②使用的液体是水银

③在玻璃管的上端是真空(真空给我们的信息是玻璃管的上端没有气体压强)

④玻璃管内外的高度差是76cm

4.实验分析及结论

1.玻璃管内液面A下降后最终位置的疑问?

当充满水银的1米长玻璃管倒过来后,由于水银自身的重力作用,管内的A面要下降,按生活中的经验,玻璃管内A面应下降到与槽内液面B相平,但从视频看到的实验现象是当管内液面A与槽内液面B相差76cm时,液面A不再下降,静止.形成静态的如上图图情景,所示的情景与我们的生活经验产生了冲突.为什么会这样?

2.玻璃管内液面与槽内液面不能相平的解释:

由于槽外的大气存在大气压强,大气压强压在槽内的水银面上,阻碍了B面的上升,A面的下降.当大气压强P0与水银自身重力产生的压强Ph相等,达到平衡,液面A不再下降,出现了如图所示情景.总之玻璃管内外出现的76cm高度差是一种平衡后的结果.

平衡的数学表达及意义:

P0=Ph.

通过P0=Ph.可以将不能测得的大气压强P0转化为我们熟悉的液体压强Ph.这样我们只要求出管内水银的压强Ph的值就可知道大气压强的P0数值.

大气压强的测定:

由图可知,管内液外水银的高度差76cm.为从液体压强公式可知

Ph=ρ水银gh=13.6×kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.01×105Pa

P0=Ph.

所以大气压强是P0=1.01×105Pa

好了,以上就是托里拆利证明大气压强的相关实验的知识点,我们知道了托里拆利实验中运用到物理学习中常用的一种方法---转化法,将未知的转化为已知的,将不熟悉的转化为熟悉的,将看不见的转化为看的见的,将微小不易查觉的转化为易观察的,将不可测量的转化为可测量的。希望同学们能够将这种方法运用到日常的学习中去。

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