一旦將某一方面的壓強(qiáng)撤去的話,你便會(huì)看到大氣壓這位大力士

1、。一旦將某一方面的壓強(qiáng)撤去的話，你便會(huì)看到大氣壓這位“大力士”的威力。請(qǐng)看下面一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)大氣將易拉罐壓癟。如圖1所示，先在易拉罐壁上開一小孔，讓飲料從孔中倒出圖中(a)。然后將空罐在火焰上加熱，使罐內(nèi)的一部分空氣排出圖中(b)。接著迅速將事先準(zhǔn)備好的橡皮塞塞住小孔圖中(C)。立即將罐放在水龍頭下用冷水澆淋圖中(d)。這時(shí)由于罐內(nèi)空氣壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于外界的大氣壓強(qiáng)，罐內(nèi)外存在的壓力差將易拉罐壓癟了。通常我們把容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)小于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的狀態(tài)稱為負(fù)壓狀態(tài)。將密封容器抽成完全真空就是大氣壓下負(fù)壓的最大值（人們還無法做到抽成完全真空）。當(dāng)然如果外界壓強(qiáng)超過1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，那么容器受到的負(fù)壓還可以增大

2、。罐頭食品通常是在加熱時(shí)將罐頭密封，因此都存在一定的負(fù)壓。開啟罐頭時(shí)聽到“嗤”的一聲，這是空氣進(jìn)入罐內(nèi)，而不是氣體從罐內(nèi)跑出（罐裝啤酒和罐裝汽水則不同，由于二氧化碳溶入液體飲料，罐內(nèi)的氣體壓強(qiáng)大于大氣壓）。有一些用塑料袋密封包裝的食品，俗稱“真空包裝”，實(shí)際上是負(fù)壓包裝。燈泡、電視機(jī)的顯像管都是處在一定程度的負(fù)壓狀態(tài)。不小心打破燈泡時(shí)，碎玻片不是向外飛出，而是被大氣壓入燈泡里面。負(fù)壓的利用非常普遍，人們常常使某部分空間出現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)，便能利用無處不在的大氣壓替我們效力。例如，人們呼吸時(shí)，當(dāng)肺處于擴(kuò)張狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)負(fù)壓，在肺的內(nèi)外形成了壓強(qiáng)差新鮮空氣就被壓入肺內(nèi)。圖2是鋼筆吸取墨水的示意圖。當(dāng)手指將富

3、有彈性的橡膠管壓扁時(shí)，管內(nèi)部分空氣被排出。放手后橡膠管在恢復(fù)原狀時(shí)，管內(nèi)空氣處于負(fù)壓狀態(tài)，大氣壓就將墨水壓入管內(nèi)。下面將再介紹幾件利用負(fù)壓的器具。移液管圖3是實(shí)驗(yàn)室中常用的一種轉(zhuǎn)移、提取一定量液體的管子，稱為移液管（又叫液量管）。它的上、下兩端開口，腰部較大，將它插入某種液體中，使液體進(jìn)入管內(nèi)，從刻度上可以讀出所需液體的數(shù)量，然后用手指封住上端管口，將管子提出，這時(shí)液體保留在管內(nèi)不會(huì)流下，當(dāng)移至目的地時(shí)，只要松開上部手指，液體就一下子流光了。這是什么道理呢？為了說明移液管的原理讓我們從一個(gè)實(shí)驗(yàn)談起。圖4所示的實(shí)驗(yàn)?zāi)阋欢ê苁煜?，將一個(gè)盛滿水的杯口上蓋一張平的硬紙按住紙片，小心地將杯子顛倒過來，慢

4、慢地放開手，發(fā)現(xiàn)杯于中的水不會(huì)流出來，像被吸住的一樣。實(shí)際上做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，水不一定盛滿，少許留些空氣也能成功。為什么水能被大氣“托”住呢？原來當(dāng)水杯倒過來時(shí)，水和紙片將向下移動(dòng)一些，這時(shí)杯內(nèi)少部分空氣立即處于負(fù)壓狀態(tài)，雖然杯內(nèi)一定高度的水會(huì)抵消一部分大氣壓力，但只要杯內(nèi)空氣壓力和水對(duì)紙片產(chǎn)生的壓力等于外界大氣壓力，紙片仍然能夠平衡。由于負(fù)壓存在水不會(huì)流出的原理，我國古代很早就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了。早在南北朝到唐代的古籍中都有論述。一本名為關(guān)尹子·九藥篇的古書中說：有兩個(gè)小孔的瓶子裝水倒出來很容易，若閉塞其中一個(gè)孔，水就倒不出來。如圖5中的茶壺，若堵住壺蓋上的小孔水就不易倒出，放開小孔，水就能自

5、由地流出，這都是負(fù)壓作用的一種應(yīng)用。唐王在素問注釋中說：一根空管灌滿水，將上口閉緊，懸掛起來，下口里的水就流不出來，是空氣進(jìn)不去的緣故。實(shí)際上這也就是移液管利用負(fù)壓原理來移液的道理。火罐宋代俞琰在他所寫的席上腐談一書中，將負(fù)壓的利用敘述得更為有趣。書中寫道：在空瓶內(nèi)燃燒紙片后，急速將瓶口覆于水中，則水涌入瓶內(nèi)，是火氣使其如此的。這里所說的“火氣”實(shí)際上是指加熱后排出了部分空氣，再冷卻時(shí)瓶內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)的意思。這一原理后來應(yīng)用到中醫(yī)的拔火罐技術(shù)中。圖6是古代大夫用火罐為病人治病的情景。古代火罐是用一段帶有竹節(jié)的竹筒加工制成，形如一個(gè)杯子，先將燒著的紙片投入罐內(nèi)，待紙片燒盡立即將竹罐覆于患者需要消

6、瘀的部位，當(dāng)瓶內(nèi)空氣降溫而出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)便會(huì)牢牢地吸附在皮膚上，這時(shí)罐內(nèi)的這部分皮膚會(huì)隆凸起來，使皮內(nèi)血脈流暢、排除積瘀，消除病痛。這種治病方法一直沿用至今，不過現(xiàn)代用的火罐一般采用玻璃容器代替竹筒。吸盤圖8是一種非常方便的吸壁式掛衣鉤。圓型的塑料底盤呈盆碟形，直徑約5厘米左右，中央裝有掛鉤，將它按在光滑、平整的墻上或鏡子、瓷磚等表面上，排除盤內(nèi)空氣、它便能牢牢地吸住在壁上，在鉤子上掛衣物不會(huì)掉下。這就是一個(gè)最簡單的吸盤。我們可以計(jì)算一下，一塊面積為20厘米2的吸盤，假如完全排除空氣，要用多大的垂直作用力才能將它拔離墻壁？ F=p0S=105帕×2×10-3米2=200牛這樣等

7、于質(zhì)量為20千克的物體所受到的重力。這個(gè)力相當(dāng)可觀??！工人們?cè)诎徇\(yùn)、安裝商店大櫥窗的玻璃以及轎車的擋風(fēng)玻璃時(shí)，也都利用這類真空吸盤，吸盤的直徑約為20厘米，這樣，利用吸盤內(nèi)外的壓強(qiáng)差就可產(chǎn)生足夠大的“吸力”。其實(shí)吸盤并不是什么了不起的創(chuàng)造，可以說它是從自然界中一些生物體的構(gòu)造中借鑒而來的。許多動(dòng)物都有一副天生的好吸盤。它是一種中間凹陷的盤狀結(jié)構(gòu)。動(dòng)物中的吸蟲綱、蛭綱的口部或腹部都有吸盤。圖9是寄生在人體肝臟門靜脈血管內(nèi)危害人體健康的日本血吸蟲，它的頭部就有吸盤。圖10是海星綱的海盤車，它有5個(gè)腕，長約10厘米，各腕上有四列管足，管足的末端有許多小吸盤。圖11是烏賊魚，它的一對(duì)觸腕頂端擴(kuò)大如半月

8、形，上面有許多小吸盤。其他八個(gè)較短的腕，每腕上有四列吸盤。其作用除了吸附之外還能用來捕食。壁虎（圖12）是一種體形扁平，長約12厘米左右的陸上爬行動(dòng)物，善于捕食蜘蛛、蚊、蠅等小昆蟲，它能在墻壁、玻璃窗，甚至天花板上爬行。壁虎的這種“吸壁”功能靠的是它指、趾底面的一些皮瓣和腹部的一些褶皺。當(dāng)它們緊貼在玻璃上之后，突然皺起時(shí)便能產(chǎn)生負(fù)壓效果，整個(gè)身體便吸附在玻璃上了。它的四只腳此吸彼松，彼吸此松，壁虎便能在壁上爬行自如了。動(dòng)物中間吸盤功夫最好的要數(shù)海洋中的一種名叫頭魚的魚類了。我國沿海產(chǎn)有這種魚，長近1米，它的背鰭非常特別，其前端分化為一橢圓形大吸盤（圖13），處于頭頂部位。利用吸盤，魚可以附著在

9、大魚的身上或船的底部，不費(fèi)力氣地隨著大魚或船遷移遠(yuǎn)方。這種魚的吸附力很大，據(jù)說可以用它來捕捉海龜或大魚。將它用長繩系著放入海中，為了逃生，它便牢牢吸在海龜身上不肯放松，收縮繩子便能將海龜捕入網(wǎng)內(nèi)（圖14）。吸盤給人們的啟示不僅能做成吸壁衣鉤，你家里使用的排除水斗或抽水馬桶堵塞現(xiàn)象的橡皮吸頭不就是另一種應(yīng)用嗎？圖15所示，洗菜、洗碗的水斗不慎被菜葉之類的雜物堵塞在彎道處，水不能流下，真急人。這時(shí)一個(gè)帶有長柄的像碗一樣的橡皮吸頭可以大大地幫你的忙。只要將它蓋住出水口，猛烈下壓，排除皮碗內(nèi)空氣，然后猛烈向上提幾下，通常水就能嘩然流通起來，這是什么道理呢？原來，雜物堆堵處由于水的壓力使其越壓越緊，最后

10、造成堵塞。當(dāng)吸頭上拔時(shí)，皮碗內(nèi)產(chǎn)生短時(shí)的負(fù)壓，這時(shí)出水管底部進(jìn)入的空氣便能產(chǎn)生向上部反向壓力，使堵住物松離堵塞處，于時(shí)水又可在管中流通，同時(shí)將雜物逐步帶走，有效地防止了重新堵塞。當(dāng)然如果堵塞物太多、太大的話，這種方法也無濟(jì)于事。有趣的是，你懂得了這個(gè)道理，即使手頭沒有橡皮吸頭，只要用揩布之類的物品，也可以試著打通水斗。圖16所示，將捏成團(tuán)的揩布，一部分塞住出水孔，另一部分抓在手中，然后迅速上提拔出揩布產(chǎn)生負(fù)壓，操作數(shù)次，一般也能奏效。吸盤用于工業(yè)生產(chǎn)上則常見于圖17所示的吸盤機(jī)械手。這是在生產(chǎn)玻璃的廠家用排列成行、成列的眾多吸頭，它們由抽吸空氣產(chǎn)生負(fù)壓吸住已經(jīng)加工好的玻璃，將它們搬運(yùn)、遷移，既

11、安全又方便。有一種家用多用途搖肉機(jī)，它跟桌面間的固定方式非常別致（圖18）。在光滑桌面上先將搖肉機(jī)用力向下壓住，然后扳動(dòng)扳手，于是它就牢牢地固定在桌上了，任你搖動(dòng)手柄它不會(huì)移動(dòng)。這是什么道理呢？當(dāng)你把它的底座打開一看便恍然大悟。原來它的座盤里也有一個(gè)吸盤。圖19(a)所示是呈自然狀態(tài)的吸盤膜，吸盤內(nèi)僅有少量空氣。把扳手向下扳動(dòng)，曲柄將盤膜向上升起，膜內(nèi)空氣體積增大時(shí)就出現(xiàn)了負(fù)壓狀態(tài)，由于膜內(nèi)外壓強(qiáng)差產(chǎn)生的壓力便將搖肉機(jī)緊緊壓在桌上了。這里桌面光滑是關(guān)鍵，如果桌面粗糙，有漏氣現(xiàn)象，那是無法固定搖肉機(jī)的。排氣機(jī)和吸塵器排氣機(jī)、抽氣機(jī)和吸塵器一類機(jī)械可以說是連續(xù)不斷產(chǎn)生負(fù)壓的機(jī)械。常見的排氣扇（圖2

12、0），櫥房中的脫排油煙機(jī)（圖21）是一種典型的排氣機(jī)。當(dāng)排風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉片高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片猛烈推動(dòng)它前端的空氣形成高壓區(qū)，而葉片的背面則形成負(fù)壓區(qū)。在這一壓強(qiáng)差的作用下，空氣不斷地進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿著電動(dòng)機(jī)軸線方向流動(dòng)，達(dá)到更新室內(nèi)空氣的目的。脫排油煙機(jī)的金屬罩殼內(nèi)也是一個(gè)排風(fēng)扇，只是經(jīng)過改進(jìn)后的葉輪，利用離心作用，能將吸附在葉輪上的油滴飛濺出來，落到濾油罩上，且由回油槽匯集，最后流入油杯內(nèi)。吸塵器和排氣機(jī)有所不同，它不是大范圍內(nèi)吸取空氣的機(jī)械。而是在局部范圍內(nèi)吸入空氣的器具。但它吸入空氣的速度很大，足以使地面上的塵埃隨著空氣一起進(jìn)入容器內(nèi)加以收集。因此它是一種優(yōu)良的清潔衛(wèi)生工具。用它清掃30

13、平方米地面或墻壁，一般不超過3至6分鐘。圖22和圖23是立式吸塵器和它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖24和圖25是臥式吸塵器和它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。可以看出，它們都是由電動(dòng)機(jī)、葉輪組、灰塵過濾器或過濾袋、垃圾收集箱等幾部分組成。都有進(jìn)氣口和排氣口。葉輪的轉(zhuǎn)速通常在800025000轉(zhuǎn)/分之間，工作時(shí)在吸塵器內(nèi)部形成瞬時(shí)的高負(fù)壓狀態(tài)（俗稱高真空），葉輪組級(jí)數(shù)愈多，吸塵器內(nèi)外壓力差越大，吸塵能力也就越強(qiáng)。真空泵為了長時(shí)間保持高負(fù)壓狀態(tài)，以便加以利用，需要有一個(gè)不斷抽取空氣的機(jī)械，這種機(jī)械叫做真空泵。人們把容器中氣體的稀薄程度叫做真空度，通常真空度可以劃分成下列幾個(gè)區(qū)間。粗真空：氣壓的數(shù)量級(jí)為103105帕；低

14、真空：10-1103帕；高真空：10-510-1帕；超高真空：氣壓的數(shù)量級(jí)小于10-5帕。圖26是一種旋片式真空泵的示意圖。它主要由鋼制圓筒形定子和一個(gè)偏心的轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)葉片橫嵌在轉(zhuǎn)子的直徑上，被裝在它們中間的一根彈簧壓緊。葉片把轉(zhuǎn)子和定子間的空間隔成兩部分。當(dāng)轉(zhuǎn)子由圖27(a)位置轉(zhuǎn)到圖(b)位置時(shí)，轉(zhuǎn)子與定子間的一部分氣體（涂網(wǎng)紋）體積增大，呈現(xiàn)負(fù)壓，容器內(nèi)氣體就進(jìn)入這個(gè)空間。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖(c)位置時(shí)，葉片將這個(gè)空間與容器隔開。轉(zhuǎn)到圖(d)位置時(shí)，這部分氣體被壓縮，它能頂開排氣閥將其排出。這樣密封容器內(nèi)氣體將會(huì)一份一�'b7蕕刂鸞跎伲傭鴆交竦酶噠嬋鍘

15、龍卷風(fēng)和臺(tái)風(fēng)在千變?nèi)f化的自然界中有沒有負(fù)壓現(xiàn)象呢？回答是肯定的。從氣象預(yù)報(bào)中你一定聽說過高氣壓、低氣壓的名稱。地球上在同一高度的不同地點(diǎn)由于溫度、濕度不同，大氣壓強(qiáng)每100公里約有1百帕的差別。同一地點(diǎn)在不同的時(shí)間也大約有4百帕的差異。每天上午910時(shí)氣壓最高，下午1516時(shí)氣壓最低。氣壓的差別常常會(huì)造成空氣從高氣壓向低氣壓的流動(dòng)，也就形成了風(fēng)。龍卷風(fēng)是在局部地區(qū)短時(shí)間形成的一種低壓氣旋。圖28所示的是陸上龍卷風(fēng)，它的外形像一個(gè)漏斗狀的旋轉(zhuǎn)云柱，直徑從10米到100米不等。存在的時(shí)間一般只有幾分鐘，但它的中心氣壓極低，大約是400百極大，中心附近的風(fēng)速可達(dá)100 200米/秒。因此，破壞力極大

16、，在龍卷風(fēng)經(jīng)過的地方常有大樹拔起，車輛掀翻，建筑物摧毀，人、畜卷走等造成生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p害。曾有一則報(bào)道說：有一名婦女被龍卷風(fēng)旋卷而起，高高飛轉(zhuǎn)，結(jié)果被拋著在1.8千米之外河灘邊，由于河邊地軟幸免于難。世界上美國的德克薩斯州是龍卷風(fēng)最多的地區(qū)，平均每年有800次之多。我國的華東及沿海省市也多有龍卷風(fēng)發(fā)生。一般在59月之間，時(shí)間大多在午后和傍晚。龍卷風(fēng)往往是由強(qiáng)雷暴云體引起的，這種云體的前部是上升氣流，后部是下沉氣流。在后部降雨，或降冰雹時(shí)發(fā)生猛烈的蒸發(fā)，使這部分空氣變得更冷，溫度越低，氣壓就越高，這時(shí)高壓的冷空氣會(huì)迅速向四周散開，于是狂風(fēng)大作，并發(fā)生旋轉(zhuǎn)，一旦旋轉(zhuǎn)，中心就形成一個(gè)低氣壓，四周的

17、空氣便迅速向這個(gè)區(qū)域匯聚便形成了龍卷風(fēng)。龍卷風(fēng)發(fā)生在海洋上就會(huì)引起海嘯。臺(tái)風(fēng)與龍卷風(fēng)不同，它是發(fā)生在熱帶或副熱帶海洋上的氣旋性渦旋。它是由海洋上濕熱空氣上升時(shí)在空中凝結(jié)成水時(shí)放出熱量而形成的。圖29是一幅衛(wèi)星云圖，可以看出它位于北太平洋，是逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的。該臺(tái)風(fēng)的直徑約為6001000千米。近中心最大平均風(fēng)速可達(dá)110米/秒，中心氣壓約為877百帕，這個(gè)低壓中心的直徑僅20千米左右，這里幾乎沒有風(fēng)，叫做臺(tái)風(fēng)眼（圖29中氣旋中央的小黑點(diǎn)）。圖30是臺(tái)風(fēng)的分層結(jié)構(gòu)和上升運(yùn)動(dòng)的示意圖。其下部（離地面約3千米）是流入層，氣流向著中心輻向流動(dòng)。中部（離地面37千米）稱為中層，是氣流上升運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)的層次。上部（離地面7千米以上）是流出層，氣流向外輻向散射。臺(tái)風(fēng)一旦在海洋上形成，臺(tái)風(fēng)中心便相當(dāng)穩(wěn)定地向一定方向移動(dòng)，可以存在好多天，直到臺(tái)風(fēng)中心登陸之后受到陸地、山巒的阻礙才會(huì)逐漸減弱，最后化為低氣壓。臺(tái)風(fēng)的破壞作用主要有三方面：1狂