什么是大氣浮力? 數學課本或者網絡科普說的很清楚,就是無數不停運動的空氣分子撞擊物體表面,對物體表面產生持續的壓力,形成大氣浮力。 由于空氣分子的運動是無序的,向各個方向運動,所以同一位置的各個方向上大氣的浮力是相等的。
大氣浮力是如何估算的? 中學數學知識的引入是托里拆利借助水銀估算的大氣壓強的計算公式,
p=ρ汞=1.013×10^5Pa
不僅托里拆利用水銀來估算大氣浮力,網上的科普知識里也有公式估算方法。 如果知道二氧化碳體積V、物質量M和絕對濕度T,則可以使用以下公式
PV=nRT 或 pV=mRT/M, p=ρRT/M
求氣體的浮力。
在上面對死翼升力原理的探索中,可知客機的升力與大氣的浮力密切相關。 在建立“全動壓模型”時大氣壓強的計算公式,我發現動壓公式P=1/2ρυ^2可以用來估算大氣浮力。 即,通過二氧化碳分子的平均速度ν和空氣密度ρ來估計空氣浮力。 由于空氣分子無序地向各個方向運動,二氧化碳分子的平均速度ν不能直接用來估計空氣的浮力。 需要在二氧化碳分子的平均速度υ之前加上速率修正因子n來進行修正。 這個新的氣壓公式是:
P=1/2ρ(nυ)^2
或者:P=1/2n^2ρυ^2
速度修正系數n的值約為0.8841。 如果需要準確估算,該值可以是五位或六位。
這兩種大氣浮力估計方法p=ρRT/M將大氣視為安靜模型,P=1/2n^2ρυ^2將大氣視為運動模型。 角度不同,但都指向同一個目標。 估計結果是類似的。例如,在以下條件下,我們可以