題:
為什麼各個方向都有氣壓?
oyvey
2015-04-11 12:36:57 UTC
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  1. 這是氣壓的典型定義:
  2. ol>

    氣壓是由上述空氣分子的重量引起的。甚至很小的空氣分子也具有一定的重量,構成我們大氣層的大量空氣分子共同具有很大的重量,這壓低了下面的物質。

    1. 但是,我所見過的所有消息來源都指出,各個方向的氣壓都相等。
    2. ol>

      1 & 2似乎是矛盾的。

      相關問題:

      為什麼上方的氣壓不會壓碎我們?我始終看到的答案是,來自下方的相等氣壓平衡了氣壓。但是,如果有一輛汽車從上方停在我身上並壓死我,那麼另一輛從下方壓在我身上的汽車將無法緩解這種壓力-只會增加我會感覺到的壓力!如果我在一個封閉的壁櫥中,其中一堵牆要向我壓,而另一堵牆也要向我壓,第二堵牆不會“平衡”東西,而只會增加壓力會感覺到!

考慮流體中壓力的流動特性。壓力僅取決於流體的深度。例如:一英里高的1英寸直徑的管道在底部具有與500英尺直徑的相同高度完全相同的壓力。這不是一個答案,只是您應該考慮以進一步了解它的一些內容。
簡短的答案是您將梯度與各向異性混淆了。壓力從一個位置改變到另一位置,但從一個方向改變到另一位置。流體不能承受剪切力而不會變形以減輕剪切力。如果在控制體積的邊界上沒有剪切力,則任何淨壓差都會導致整個體積加速或使其變形。兩者都導致運動能似乎解釋了高壓PV功與較小的低壓PV功之間的功不平衡。
七 答案:
Chris Mueller
2015-04-11 18:50:39 UTC
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為什麼在所有方向上氣壓都相等?從頂部向下推動的壓力要大於從底部向下推動的壓力,這等於淨力。該力將開始使金屬片向下加速。不會有平衡。現在忘了那塊金屬。沒有它,就會有空氣分子從壓力梯度中衝下來。他們實際上會衝下來,直到達到壓力梯度均衡並停止移動為止。

為什麼上方的氣壓不會壓碎我們?我始終看到的答案是,從下方開始的相等氣壓會平衡它。

這不太正確。壓力不是簡單地從上至下相等,您的身體是一個不同壓力的區域。相反,您的整個身體與周圍的壓力相同。要了解它們之間的區別,請考慮可以從中抽出一些空氣的水箱(真空水箱)。當儲罐中充滿的空氣與環境壓力相同時,可以輕鬆卸下蓋子。如果密封容器,請抽出一些空氣,然後嘗試取下蓋子,您會發現它非常緊密地卡住了。這是因為內部和外部之間的壓力梯度會在蓋上產生強大的作用力。

事實上,您的身體處於大氣壓下對於其運作方式非常重要。如果將您從壓力接近零的宇宙飛船中趕出,所有氣體(氧氣是重要的氣體)將從您體內的液體中蒸發掉。

Hagen von Eitzen
2015-04-12 02:56:50 UTC
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空氣分子撞擊空氣表面並被反射,從而在身體表面施加氣壓。這些反射中的每一個(每秒成千億個反射)都會在表面上傳遞一點脈衝,這在宏觀上意味著永久力(每單位面積)。為什麼空氣分子一直彈跳並撞擊?或者是因為空氣流動劇烈(又稱“風”),或者是因為它們不規則地反彈(即“溫度”)。後一種運動沒有首選的方向,因此無論測試表面具有什麼方向,壓力都相同。沒有淨運動(風)這一事實由以下事實表示:薄表面的背面和正面都作用有相同的力(因此沒有淨力)。

那麼氣壓與我們上方的空氣重量有何關係?在平衡中,由下方氣壓在虛構水平面上產生的力足以使上方的氣柱保持在“適當位置”,這意味著它等於重量。我們不必總是保持平衡,但是如果我們沒有保持平衡,那麼力量的縱梁就會引起加速度和運動-直到達到平衡為止。

BeyondLego
2015-04-11 13:14:45 UTC
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我嘗試了一些問題,如果我錯過了一些事情,請發表評論。

氣壓是由重量引起的上面的空氣分子。

這確實是正確的。氣壓與上方的氣壓成正比:在高山上的氣壓比在海平面上的氣壓低。該圖實際顯示了這一點。

atmosphere pressure

各個方向的氣壓均相等。

這也是事實:它將均勻地向各個方向推動。如果不相等,它將嘗試達到平衡。空氣分子將受到重力將其拉向地球(對其進行壓縮)和其他分子的力,從而將其推離。

Sour![][2]

但是,我見過的所有源均表明氣壓相等

對於大氣中的一點,這是正確的。

1 & 2似乎是矛盾的。

比如說,小型立方容器,因為底部上方的空氣壓力會比頂部略高,並且壓力會稍高。但是,壓力隨高度的降低將同時發生在盒子的內部和外部。通常,幾乎所有應用程序都可以忽略壓力差。

Fred
2015-04-11 15:25:10 UTC
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壓力由公式給出

$ {P = {\ rho} gh} $

其中:

  • $ {\ rho} $ =密度

  • $ {g} $ =重力常數

  • $ {h} $ =高度/深度

    由於空氣的流動,流體(例如空氣和水)的上限下方的任何上的壓力在各個方向上都是均勻的流體分子不斷運動,不斷碰撞。壓力隨其上的流體量的增加而隨流體深度的增加而增加,但是在水平面上的任何點都將具有相同的壓力。

    將其與地殼和地幔中的岩石進行比較。忽略構造應力,垂直方向的壓力仍然由

    $ {P = {\ rho} gh} $

    給出,但是由於岩石的固體性質,分子並沒有迅速移動,也不會不斷碰撞。因此,橫向壓力不等於垂直方向的壓力,岩石中的壓力/應力在所有方向上都不均勻。

    此源給出了橫向壓力/應力與垂直壓力/應力有關。

    $ {{\ sigma} _h = k {\ sigma} _v = k {\ rho} gh} $

Rick
2017-05-31 19:04:04 UTC
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壓力是分子在周圍環境上施加的平均向外力。

如果遇到空氣分子在撞擊周圍所有物體時彈跳的情況,它們均等地向外推向側面,但是正如您提到的,它們的重量意味著他們確實確實比往上推得更大。由於小空間中的空氣重量非常小,因此通常可以忽略這種差異。但是,如果沒有這種差異,氣球將不會漂浮。這種微小的差異會累積到大氣中,直到表面上的向下壓力實際上相當顯著為止。

汽車會擠壓您的原因是,當汽車在高壓下推動時,它會移動您的表面向內,直到您以相同的壓力向後推。對您來說不幸的是,由於內部壓力的增加使兩側的壓力都比周圍的空氣高,因此,兩側擠壓得很緊,因為空氣的推力沒有那麼大。因此,僅從頂部和底部,甚至從四個側面推動是不夠的。必須從各個方向推動您,包括向上抬起鼻子和肺內部,以使內部壓力能夠舒適地向後頂壓。

Drew_J
2017-05-31 21:13:24 UTC
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兩個陳述都是正確的。理解這兩種說法如何共存的最好方法是理解氣壓的概念。

現在要了解氣壓,我們要看一個充滿氣體分子的容器。氣體分子根本不像固體或液體那樣起作用。在一種氣體中,分子之間不會相互吸引,因此它們以極高的速度四處飛舞,反彈為物體和其他氣體分子。這些碰撞是彈性的,因此在碰撞過程中不會損失能量。

enter image description here

每次碰撞都會發生的能量轉移發生在分子之間。但是,在宏觀層面上,發生了太多碰撞,以至於它們平均轉移了零能量。想像一下,一種氣體分子即將撞擊上述容器的壁。我們知道,當分子撞擊時,它將反彈並朝著另一個方向前進,就像彈力球一樣。由於牛頓第二定律,隔離牆也將感到力量。但是,在容器的另一側,發生了完全相同的事情。實際上,同樣的事情也在容器的外部發生。所有這些碰撞都施加力,但它們彼此抵消。

現在,讓我們將其應用於您的第一個定義。如您所說,氣壓是由上述空氣分子的重量引起的。氣體分子被重力吸引到地表。當氣體分子被拉向地球表面時,它會撞擊另一個氣體分子並從另一個方向彈回。現在讓我們說,在這種特殊的碰撞中,第一個分子撞擊第二個分子的頂部。這導致第二分子比第一分子更快地向下傳播。這一次又一次地發生,直到分子反彈到地球表面為止。這就是您的第一個定義的派生方式。關鍵是要記住,這是氣壓,因此來自各個方面。

這是最難掌握的概念,因為當有人聽到他們上方有數百磅的空氣時,他們會想像肩膀上有數百磅的鋼板。不要這樣想。如果彈力球落在您的頭上,它會將您推倒。但是,如果它錯過,撞到地板,反彈並撞到您,則這兩種力量會互相抵消。訣竅是要意識到,在如此微小的規模上發生瞭如此多的碰撞,以至於您沒有“感受到”大氣層的壓力。

固體物體非常擅長抵抗來自各個方向的均勻力。您是否聽說過從各個方向擠壓雞蛋都無法將其壓碎?同樣的概念也適用於您的身體。大氣從各個方向(甚至從肺內部!)都在極力推動,但它們都抵消了。

與之形成對比的是,想像其中只有幾個氣體分子的鋼桶會發生什麼情況?

enter image description here

現在,儘管這很酷,但請注意,槍管的側面也會塌陷。這意味著空氣分子從側面推動,但是沒有什麼東西可以從內部推動。從爆炸的槍管中我們可以看到,大氣層正以足以壓倒鋼桶的力壓縮我們。但是,由於從各個方向施加了這種壓力,力被抵消了,我們沒有感覺到任何東西。

matt
2018-09-26 22:14:35 UTC
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我想補充一下我的理解,以防任何人理解原因。在這些情況下,來自各方的壓力是由於流體處於平衡狀態所致。例如,在大氣層中,如果可能的話,從上方“向下壓”的空氣分子將從空氣柱的側面擠出。當然,這不是因為相鄰的氣柱受到相同的力,因此它們的狀況不會更好。氣體分子在每個方向上都是高能的,也就是說,流體壓力不能在一個方向上處於均衡狀態,因為任何壓力差都會產生運動(風)。

使用上方流體(空氣,海洋等)的重量來了解水平壓力的原因是因為您假設自己處於平衡狀態,因此您從上述原因知道“水平”壓力等於“垂直”壓力。

我喜歡的另一種直覺是氣動活塞。裝有液體的氣缸需要堅固以防止爆裂。如果您用金屬棒代替流體並在其上施加活塞力,則汽缸壁不會有任何感覺。



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