大气压力的真正成因.PDF
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大氣壓力的真正成因
一 、 研 究 動 機
早 在 大 氣 壓 力 的 原 理 被 證 實 之 前 , 人 類 便 已 經 發 現 這 個 現
象 , 甚 至 能 經 由 工 作 經 驗得 知 : 運 用 串 聯 多 具 抽 水 機 , 可 以 把 水
抽 到 只 用 一 具 抽 水 機 所 不 能 到 達 的 高 度 。1643 年 托 里 切 利 以 水 銀
的 玻 璃 管 試 驗證 實 了 大 氣 壓 力 的 存 在 , 大 氣 壓 力 的 原 理 便 普 遍 地
被 應 用 在 科 學 及 工 程 領 域 。 托 里 切 利提 出 地 球 周 圍 環 繞 著 空 氣 的
假 定 , 將 地 球 看 成 被 一 個 空 氣 的 海 洋 所 圍 繞 , 空 氣 的 重 量 造 成 一
種 氣 壓 , 正 如 水 面 下 之 水 壓 一 樣 。
這 種 說 法 在 巨 觀 世 界 中 , 的 確 可 以 完 美 地 解 釋 自 然 現 象 。 因
此 也 從 未 有 人 質 疑 形 成 大 氣 壓 力 的 真 正 原 因 。 但 在 學 習 過 密 閉 容
器 內 的 壓 力 是 由 氣 體 分 子 碰 撞 器 壁 所 造 成 , 就 不 禁 教 人 將 大 氣 壓
力 與 氣 體 分 子 碰 撞 理 論 聯 想 在 一 起 。
二 、 研 究 目 的
對 大 氣 壓 力 的 成 因 , 提 出 另 類 的 思 考 方 向 ; 並 經 由 實 驗的 觀
察 , 說 明 大 氣 壓 力 與 氣 體 分 子 碰 撞 理 論 間 之 關 聯 。
三 、 研 究 設 備 器 材
酒 精 溫 度 計 -40 ~ 50 ℃
水 銀 壁 掛 式 大 氣 壓 力 計
轉 動 螺 距
支 架 及 夾 具
水 槽
燒 杯 100ml × 1 、500ml × 1
量 筒 100ml × 1 、500ml × 1
1
四 、 研 究 過 程 或 方 法
我 們 先 進 行 一 個 實 ,對 大 氣 壓 力 是 空 氣 柱 的 重 量 提 出 質 疑。
實實 驗驗 一一 ::有有限限高高度度的的空空氣氣柱柱
實實 驗驗 一一 ::有有 限限 高高 度度 的的 空空 氣氣 柱柱
當 燒 杯 倒 立 但 未 接 觸 到 水 面 時 , 燒 杯 內 的 壓 力 與 外 面 的 大 氣
壓 力 是 一 樣 的 。 我 們 讓 燒 杯 非 常 非 常 緩 慢 地 下 降 , 以 避 免 壓 縮 到
燒 杯 內 之 空 氣 , 直 至 燒 杯 剛 好 接 觸 到 水 面 時 停 止 , 如 圖 一 所 示 。
此 時 燒 杯 內 的 空 氣 柱 高 度 恰 為 燒 杯 之 高 度 , 而 燒 杯 內 的 壓 力
與 燒 杯 外 的 大 氣 壓 力 是 相 等 的 。 這 種 有 限 的 空 氣 柱 重 量 與 大 氣 壓
力 是 由 大 氣 層 空 氣 柱 的 重 量 所 造 成 的 解 釋 有 所 矛 盾 。
圖 一 : 燒 杯 恰 好 接 觸 水 面 時 , 將 形 成 有 限 高 度 的 空 氣 柱
這 個 實 驗的 主 要 目 的 在 於 提 出 質 疑 , 而 不 是 實 驗的 結 果 。 因
為 要 精 確 地 進 行 這 個 實 , 將 產 生 以 下 二 個 問 題 :
( 一 ) 空 氣 柱 的 高 度 雖 為 燒 杯 的 高 度 , 但 燒 杯 內 的 空 氣 是 否 已 被
壓 縮 難 以 精 確 地 測 量 。
( 二 ) 杯 內 的 空 氣 即 使 未 被 壓 縮 , 但 由 於 水 的 表 面 張 力 的 關 係 ,
燒 杯 內 的 體 積 是 否 改 變 亦 不 易 觀 察 。
僅 管 這 二 個 問 題 在 測 量 上 都 是 相 當 困 難 的 。 但 這 個 實 驗的 確
說 明 了 空 氣 柱 的 重 量 造 成 大 氣 壓 力 的 說 法 , 是
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