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[導(dǎo)讀]壓強(qiáng)是表示壓力作用效果(形變效果)的物理量。在國(guó)際單位制中,壓強(qiáng)的單位是帕斯卡,簡(jiǎn)稱(chēng)帕(這是為了紀(jì)念法國(guó)科學(xué)家帕斯卡Blaise pascal而命名的),即牛頓/平方米。根據(jù)托里拆利(Evangelista Torricelli,1608~1

壓強(qiáng)是表示壓力作用效果(形變效果)的物理量。在國(guó)際單位制中,壓強(qiáng)的單位是帕斯卡,簡(jiǎn)稱(chēng)帕(這是為了紀(jì)念法國(guó)科學(xué)家帕斯卡Blaise pascal而命名的),即牛頓/平方米。

根據(jù)托里拆利(Evangelista Torricelli,1608~1647)的實(shí)驗(yàn)原理而制成,用以測(cè)量大氣壓強(qiáng)的儀器。氣壓計(jì)的種類(lèi)有水銀氣壓計(jì)及無(wú)液氣壓計(jì)。其用途是:可預(yù)測(cè)天氣的變化,氣壓高時(shí)天氣晴朗;氣壓降低時(shí),將有風(fēng)雨天氣出現(xiàn)??蓽y(cè)高度。每升高12米,水銀柱即降低大約1毫米,因此可測(cè)山的高度及飛機(jī)在空中飛行時(shí)的高度。

伽利略一生有諸多發(fā)明和發(fā)現(xiàn),但“智者千慮,必有一失”。他認(rèn)為水泵之所以能夠抽水,是因?yàn)槿绻桓钊饋?lái),就會(huì)形成真空,而自然是不能允許真空存在的,因此水就被抽吸上來(lái)。這實(shí)質(zhì)上是沿襲了古希臘亞里士多德關(guān)于“自然厭惡真空”的錯(cuò)誤觀念。按照這種說(shuō)法,水泵能夠把水抽到任意高度,但事實(shí)上水至多可以抽升到離水面大約10米左右。伽利略認(rèn)為自然對(duì)真空的厭惡有一定限度,但這個(gè)限度有多大?為什么會(huì)有限度?伽利略至死都沒(méi)有回答出來(lái)。

托里拆利對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的研究,最后毅然否定了“自然厭惡真空”這一毫無(wú)根據(jù)的臆斷。他從力學(xué)視角出發(fā),設(shè)想空氣有一定的重量,并認(rèn)為10米水柱重量產(chǎn)生的壓強(qiáng)應(yīng)當(dāng)與大氣壓強(qiáng)相平衡,這是與中世紀(jì)流行的亞里士多德關(guān)于空氣是沒(méi)有重量的觀點(diǎn)背道而馳的。

1643年,35歲的托里拆利做了一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)。他在長(zhǎng)約1米、一端封閉的玻璃管(后稱(chēng)托里拆利管)內(nèi),裝滿(mǎn)密度為水的13。5倍的水銀汞,用手指封住管口而將管倒立于水銀槽內(nèi),然后放開(kāi)手指,則原來(lái)達(dá)到管頂?shù)乃y柱將下降到高于槽中水銀面760毫米左右處,以與管外大氣壓強(qiáng)的作用相平衡。管的上端這一部分空間,除極稀薄的水銀蒸氣外,可看到真空。這是人類(lèi)最早用人工方法獲得的真空,曾轟動(dòng)一時(shí),至今人們還把它叫做托里拆利真空。

托里拆利還發(fā)現(xiàn)管中水銀柱的高度會(huì)因地面的高度、陰晴及氣溫的變化而變化,由此得出大氣壓強(qiáng)會(huì)隨高度、陰晴及氣溫的變化而變化的結(jié)論。根據(jù)這個(gè)原理,他發(fā)明了水銀氣壓器,可以直接用水銀柱的高度表示氣壓的大小?,F(xiàn)在,人們把相當(dāng)于1毫米水銀柱的壓強(qiáng)叫做1個(gè)托里拆利,以紀(jì)念他的偉大貢獻(xiàn)。

托里拆利對(duì)流體也做過(guò)研究。他在1644年發(fā)表的《幾何學(xué)著作集》中,提出托里拆利定理,即裝在容器中的液體,當(dāng)從容器下部小孔流出來(lái)時(shí),如果液體沒(méi)有粘性,那么流速 ,其中g為重力加速度,h為孔距液面高度,也就是流速等于質(zhì)點(diǎn)從h高處自由落下時(shí)的速度,因?yàn)樽杂陕潴w的速度 ,高度 。

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