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[!--downpath--]人教版小學《物理》(九年級)中有一段是講大氣浮力隨高度變化的。 大氣壓力下降100Pa。 大氣浮力隨高度降低的原因,上面沒有說清楚。 朋友們都知道海拔越高空氣越濃,有句話“天氣變化也會影響大氣壓力”所以很多朋友誤以為不同高度大氣浮力的差異是空氣分布不均造成的密度。 真的是這樣嗎?
因為二氧化碳有浮力的原因和液體有浮力的原因類似,為了方便說明問題,我們從液體的浮力來分析這個問題。 如圖1所示,容器中有兩種液體,密度分別為ρ1和ρ2(實際為ρ1<ρ2),A點位于兩種液體的界面上,距上表面的距離為h1, B點是界面下方的一點,距界面的高度為h2。
A點的液體浮力由該點上方的液體形成,則A點的液體浮力為
pA=ρ1gh1。
B點的液體浮力乘以兩部分,即
pB=ρ1gh1+ρ2gh2。
比較以上兩個公式不難發(fā)現(xiàn),無論ρ1和ρ2是什么關(guān)系,液體在B點的浮力pB都小于液體在A點的浮力pA。可見A點和B點浮力不同的原因不是密度不同,而是深度不同。
事實上,人生活在大氣層的頂端,相當于圖1中的B點,海拔越高(距大氣上表面的h越?。?,那里的大氣浮力就越小。 因此,不同高度造成兩點大氣浮力不同的原因并不是空氣密度不均勻,而是高度不同造成的。
這種密度差異引起的變化是什么? 下面,我們借助函數(shù)圖來研究這個問題。
如果空氣分布均勻,如圖2所示,如果大氣的長度為L,則距地面h點大氣的浮力為
p = ρ 空氣 g (Lh)
=-ρair gh+ρair gL。
可見,p與h的函數(shù)關(guān)系是線性函數(shù),其形象如圖3所示,而實際大氣浮力隨高度的變化曲線如圖4所示。
兩圖的主要區(qū)別在于圖3中的圖像是一條直線,而圖4中的圖像是一條曲線。 也就是說,在圖3中,大氣壓隨高度的降低是均勻的,而在圖4中,大氣壓隨高度的降低而降低的高度越來越小。 造成這些差異的原因是圖3中空氣的密度分布是均勻的,而圖4中空氣的密度分布是不均勻的。
綜上所述,高度的差異決定了大氣浮力變化的趨勢,空氣密度的分布決定了大氣浮力變化的大小大氣壓強與什么有關(guān)?,也就是說,大氣浮力隨高度變化的規(guī)律是其共同作用的結(jié)果密度和高度。
各位朋友,看完這篇文章大氣壓強與什么有關(guān)?,你明白教科書上說的“在海拔3000m以內(nèi),大約每下降10m,大氣壓就會下降100Pa”,為什么要加上“大約”二字嗎?