來源:百度文庫 2010-08-30 18:35:18
第六章液體和氣體的性質 6.21乘平流層氣球上升
在前幾節里,我們曾經去地心作過想象的旅行,那時候那個表示氣壓和深度關系的公式幫了我們不少的忙。現在讓我們冒險上升到上面去,利用同一個公式看看在極高的地方空氣壓力是怎樣變動的。這個公式現在的形式是:
在這個式子里,p是大氣壓數,h是高度(單位是米)。在這里我們用小數0.999代替1.001,這是因為每上升8米,氣壓不是增高0.001,而是降低0.001。
首先讓我們解答這個問題:得升到多高,氣壓才會減低到原來的一半?要解答這個問題,我們用p=0.5代入上面這個公式,然后求高度h。這樣我們得到:
對于會用對數的讀者說來,這個方程是不難解的。答案是:h=5.6公里,也就是說,要氣壓減低一半,必須上升到離地面5.6公里的地方。
現在讓我們跟在航空家后面,上升到更高的地方,到19和22公里處去。大氣里這么高的地方已經是在所謂平流層里。因此我們乘著來到這里的氣球已經不是普通的氣球,而是平流層氣球。有兩只氣球曾經在1933年和1934年創造了上升高度的世界記錄:前一個是19公里,后一個是22公里。
讓我們算一下這么高的地方的氣壓吧。
我們計算出,在19公里高處的氣壓應當是
在22公里高處應當是
可是在平流層氣球駕駛員的紀錄里,我們卻查出在上面說的高度,氣壓并不同我們算出的一樣:在19公里處是50毫米,在22公里處是45毫米。
為什么得出的結果會同實際不符合呢?我們的錯誤在哪里呢?
馬里奧特的氣體定律,在壓力這樣小的情況下是完全可以適用的,然而這一次我們卻忽略了另外一件事情:把整個20公里厚的空氣層的溫度看成是全都相同的。但是在實際上,它是隨著高度而顯著地降低的。平均說來,每上升一公里,溫度要下降攝氏6.5度。這樣到11公里的高處,溫度已經是攝氏-56度了。可是再上去,溫度在很大一段距離里卻不再降低了。如果把這些情況都計算進去(這已經不能用初等數學來計算了),就可以得出更符合實際的結果。由于同樣原因,我們以前求出的地下深處的氣壓,也應當看做是近似的答案。
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