帕斯卡
1648 年 9 月 19 日,弗洛兰·佩里耶带着一根装满水银的玻璃管登上多姆山。这个实验是他的内兄布莱兹·帕斯卡托他做的。山下的克莱蒙,水银柱高约 71 cm。到了山顶,它下降了 8.5 cm。
由此得知,水银托住的是它上方空气的重量。爬得越高,上方的空气越少,水银柱也越低。三百多年后,压强单位以帕斯卡命名。1 帕斯卡就是每平方米一牛顿的力。这非常小:一张纸压在桌上约为 0.8 Pa。
| 记号 | Pa |
| 定义 | 每平方米一牛顿 · N/m² · kg·m⁻¹·s⁻² |
| 参考值 | 标准大气压 101 325 Pa · 1 bar — 100 000 Pa · 1 Torr — 101 325/760 Pa |
| 引入 | 1971 年,第 14 届国际计量大会 |
| 标准 | ISO 80000-4 · SI 手册第 9 版 · ISO 2533(标准大气) |
| 典型值 | 31 kPa — 珠穆朗玛峰顶 · 101 kPa — 海平面 · 110 MPa — 马里亚纳海沟底 |
01 · 定义
力除以面积
压强 p 是垂直作用于表面的力 F 除以该表面的面积 A。1 帕斯卡是一牛顿的力作用在一平方米上。用国际单位制基本单位表示,就是千克每米每二次方秒。
在液体和气体中,压强向各个方向的作用相同。这就是帕斯卡定律。所以在深处,水不仅从上方,而且从四面八方压向深潜器。每十米海水大约增加一个大气压。
为什么雪鞋能撑住,细高跟鞋却会陷下去
一个人站在雪地上。蓝色的负载是他的体重,用滑块设定。只有他脚下的支撑面在变。面积越小,压强越大,脚印越深。虚线是踩上去之前的雪面。
轮胎上的压力表显示 2.2 bar。这是表压:胎内空气比外面的空气多压多少。胎内的绝对压力约为 3.2 bar。如果不说明是哪种压力,误差就是整整一个大气压。所以文件里要用文字写明:“表压 220 kPa”。
气球、杯子和薯片袋会怎样
左边是世界的剖面:山、海平面,以及直到马里亚纳海沟底的海洋。深度刻度不均匀,以便看清最初的几十米。把物体向上或向下拖动,或用按钮选择地点。中间是放大的物体。蓝色箭头是水或空气的压力:箭头越长,压得越重。虚线轮廓是物体在海平面时的大小。右边是对数刻度的压力表。如果什么都不碰,物体会自己依次走遍各处。
海平面的压强是 101.3 kPa。把气球沉到水下,或带上山去。
02 · 换算
| 单位 | 数值 | 常见于何处 |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
1 百帕等于 1 毫巴。所以气象部门换了单位而不改数字:1013 mbar 变成了 1013 hPa。
托和毫米汞柱相差不到百万分之一。
轮胎上以 psi 和 bar 标的数字是表压。要再加上一个大气压。
03 · 数量级
04 · 测量仪器
05 · 书写规则
06 · 相邻单位
07 · 历史部分
标准大气压不是测量值,而是约定。1954 年第 10 届国际计量大会规定它恰好等于 101 325 Pa。这个数来自旧定义:0 °C 时、标准重力加速度下 760 mm 高的水银柱。
所以托作为大气压的七百六十分之一,也是一个精确的数。毫米汞柱则按水银密度计算,与托相差不到百万分之一。对医生和气象学家来说没有区别,对计量学家来说有。
一滴酸改变果汁的颜色,盐给火焰染色,水被轻敲一下就结冰。下面是 Simetrium 的全部页面,按学科和字母顺序排列。
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