1.6 空氣的質量、密度和壓力
沒有空氣飛機難以飛行
飛機正是巧妙地利用了空氣的性質,并對其產生的力進行有效控制才得以在空中飛行。盡管我們日常生活都在空氣的包圍下,須臾不可離開,但是對于這種無色透明的存在或許并無感覺。
意識到空氣的存在,可能是在有風吹起時。特別是在強風之下,受風的作用力作用,人有時前進都變得很困難。如同水、巖石、金屬等那樣,空氣也是有質量的。在常溫、一個大氣壓下,1m3的容器中所存在空氣的質量,大約為1.2kg。具有質量的空氣的運動,當然要服從牛頓運動定律。
空氣中存在壓力。構成空氣的分子平常在空中無規則地飛行并發生彈性碰撞。這種碰撞力便是壓力之源。單位面積上單位時間碰撞的空氣分子數越多,則壓力越高。當密閉的容器容積變小時,密度增大,單位面積上與器壁碰撞的空氣分子數增多,從而壓力升高。另外,若溫度升高,空氣分子熱運動增加,則分子碰撞器壁的速度加快,壓力也會升高。
我們在大氣下生活,身體自然受到大氣壓的作用。在一個大氣壓下,邊長為10cm的立方體所受到的空氣壓力相當于承載100kg錘子的重量。但是,我們日常生活中并未感覺到壓力的存在,這是由于壓力來自四面八方,彼此相互抵消所致。這種壓力稱為靜壓。
空氣作為塊體而作用時,會產生大的力作用。這種情況,也是微觀的由空氣分子碰撞器壁而產生的力。這種壓力稱為動壓。
本節重點
(1)空氣也有質量。
(2)氣體壓力之源是分子的運動。
(3)壓力中包括動壓和靜壓。