大气压强是谁发现的?

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大气压强是谁发现的?插图

1654年春季的一天,法国勒根堡的郊外风和日丽,山坡下的平地上聚集了上千人,等着观看马德堡的市长奥托格里克表演的一个科学游戏。皇帝、皇后也兴致勃勃地赶来了,所以现场的气氛格外热烈。

只见奥托格里克一手拿着由他设计制作的两个铁制的直径20厘米的半球来见皇帝。他告诉皇帝,这两个半球,取名为马德堡半球,把它们合拢后,抽去里面的空气,两边即使各用五六匹马来拉也未必能拉开。皇帝觉得这真是不可思议,催促奥托格里克赶快把实验做起来。

奥托格里克把两个半球啪地合上,然后用一个小唧筒,三下两下抽光了里面的空气。他将两根又粗又结实的绳子系住半球两边的环,让两个彪形大汉,一人拉一头绳子使劲拔起河来。只见那两个大汉都使出了浑身的力气,可那两个半球还是紧紧地抱在一起。两边的壮汉增加到三个,可是两个半球反倒像越拉越紧了。看的人都目瞪口呆,简直不相信自己的眼睛。那小小的两个半球,怎么会吸得这样紧?这时奥托格里克干脆让壮汉们下来,牵过4匹骏马,一边2匹,让马来进行这场拔河比赛。

大气压强是谁发现的?插图(1)

“啪,啪”,随着鞭声,骏马扬蹄奋力向前,可是无论骏马如何用力,却是前进不了半步,那两个半球牢牢地粘合在一起,依然如故。奥托格里克吩咐将两边的马匹一匹一匹地增加,一直增加到两边各是7匹骏马,还是不见分晓。看得众人都凝神屏息,广场上竟没有一点声音。这时,奥托格里克吩时再各加一匹马,驭手的鞭子甩得如爆竹殷炸响,马嘶啸啸,尘土飞扬。人们再也按捺不住,连皇帝、皇后也忘记了自己的身份,站起来,跟着人们手舞足蹈地高喊道:“加油!加油!”只听得“呕”的一声,铁球终于裂成两半。两边的8匹马各带着一个半球一下子冲出好几百米远。

这就是著名的马德堡半球实验。

皇帝看了实验,心里真是百思不得其解,便问奥托格里克说:“你莫不是在变什么戏法,要不,这两个半球怎么会有如此大的吸引力呢?”

奥托格里克说:“不是两个半球有什么吸力,而是空气对它的压力,也就是大气压强!”

“大气压强?”皇帝听了,越发觉得莫名其妙,这也难怪。这个现在连初中生都知道的物理学概念,在那时还是新发现的高深学问呢!

“大气压强”,是伽利略的学生托里拆利在1643年发现的,并且在一天当众演示了这个证实大气压强的实验。只见托里拆利取过一只注满水银的小碗,然后又拿出一根1米长、一头开口、外壁有刻度的细玻璃管。在玻璃管里也注满水银,用拇指把开口按住,然后一下子把玻璃管倒过来,连手一起浸入碗中,再放开拇指。这时,细管中的水银柱慢慢低落下来,当液面落到标着76厘米的刻度处就停住不动了。托里拆利指着玻璃管顶头的那一段说:“请注意,这段玻璃管里是真空,连空气也没有。至于水银为什么落到这里就停住了呢?那是由于空气的压强,正好把水银托到这个高度。水银的比重是13.6/厘*”,那么13.6xo.076=1.0336(千克/厘米²)就是空气压强的大小。”

这个实验,后来取名为托里拆利实验,那段玻璃管中的真空,就叫“托里拆利真空”,那种玻璃管也干脆叫“托里拆利管”。

托里拆利实验是一个非常重要的发现。这一发现,使托里拆利替他的老师伽利略解决了一个悬而未决的难题。原来,在4年前的1640年,意大利佛罗伦萨城的大公爵在自家的花园里修了一个喷水池,为了让它喷水,又配备了一台强力抽水机,打算用它来抽出10米深井里的水。所有的准备工作都做好了,可是令人大失所望的是抽水机抽不出一滴水来,喷水池当然也就徒有虚名了。无论技师们怎么一遍又一遍地检查,都查不出一点毛病。一筹莫展之际,只得去请教大科学家伽利略。这时的伽利略已经76岁了,老态龙钟,耳聋目盲。躺在躺椅上听人们叙说这件怪事,然后沉思片刻,说道:“并太深了,抽水机里的水来不及抽上来就因为自身的重量落下去了….

对伽利略的这番解释,人们似懂非懂。这以后不久,伽利略就去世了,没有人再记着这件事和这位科学老人的这番话。只有他的学生托里拆利仍在私下里根据伽利略的提示,孜孜不倦地进行着研究。他想:如果井深超过10米,水抽不出来,那么井深小于10米,水是不是就能抽出来了呢?托里拆利左思右想,觉得只有一个解释,那就是水面上的大气存在着压力。为了证明自己的猜想,托里拆利终于想出了这样一个实验。

托里拆利发现大气压强的消息渐渐传开,法国马德堡的市长奥托格里克是个科学迷。他想了很久,终于想出了可以用来证明大气压强的马德堡半球实验。要算出每个半球表面所承受的大气压强是很容易的,大气压强大约是1千克/厘米,而一个直径20厘米的半球表面积是1256厘*2,那么,每个半球表面承受的力就有1256千克,所以在实验之前,他就告诉皇帝,即使五六匹马来拉也未必能拉开。

“大气压强”是物理学中的一项重要发现,把“大气压强”和托里拆利的名字联系在一起,自然是对这位科学家最好的纪念了。

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