1.6 空气的质量、密度和压力

没有空气飞机难以飞行

飞机正是巧妙地利用了空气的性质,并对其产生的力进行有效控制才得以在空中飞行。尽管我们日常生活都在空气的包围下,须臾不可离开,但是对于这种无色透明的存在或许并无感觉。

意识到空气的存在,可能是在有风吹起时。特别是在强风之下,受风的作用力作用,人有时前进都变得很困难。如同水、岩石、金属等那样,空气也是有质量的。在常温、一个大气压下,1m3的容器中所存在空气的质量,大约为1.2kg。具有质量的空气的运动,当然要服从牛顿运动定律。

空气中存在压力。构成空气的分子平常在空中无规则地飞行并发生弹性碰撞。这种碰撞力便是压力之源。单位面积上单位时间碰撞的空气分子数越多,则压力越高。当密闭的容器容积变小时,密度增大,单位面积上与器壁碰撞的空气分子数增多,从而压力升高。另外,若温度升高,空气分子热运动增加,则分子碰撞器壁的速度加快,压力也会升高。

我们在大气下生活,身体自然受到大气压的作用。在一个大气压下,边长为10cm的立方体所受到的空气压力相当于承载100kg锤子的重量。但是,我们日常生活中并未感觉到压力的存在,这是由于压力来自四面八方,彼此相互抵消所致。这种压力称为静压。

空气作为块体而作用时,会产生大的力作用。这种情况,也是微观的由空气分子碰撞器壁而产生的力。这种压力称为动压。

本节重点

(1)空气也有质量。

(2)气体压力之源是分子的运动。

(3)压力中包括动压和静压。