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1、編號：
時(shí)間：2021年x月x日
書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟
頁碼：第5頁 共5頁
大氣壓力的發(fā)現(xiàn)
公元14世紀(jì)前后的佛羅倫薩是何等熱鬧的地方，它正處在意大利的南北通衢大道上，人口已達(dá)十萬，手工業(yè)工廠發(fā)達(dá)，僅毛紡廠就達(dá)三百多家，而且并不是自產(chǎn)自銷，原料來自西班牙，染料來自埃及，產(chǎn)品又銷到英、法。世界各地的商人南來北往好不熱鬧。要說文化，這里又是文藝復(fù)興的重要基地，一些有名氣的代表人物都是這里的人氏。伽利略就不用說了，還有寫《神曲》的詩人但丁，畫《蒙娜麗莎》的達(dá)·芬奇，制作了《大衛(wèi)》雕像的米開朗琪羅，建了著名的無柱圓頂教堂的建筑家伯魯涅列斯基。這里雖是扼殺了一些如伽利略那樣
2、的新文化名人，但是就連那些上層貴族人物也不能抗拒這個(gè)新文明沖擊。一些上層人物也是總想把自己打扮成有知識的樣子，想把自己的庭院裝修得更華麗些，好向市民們和外國商人炫耀一下自己。
現(xiàn)時(shí)這佛羅倫薩的大公爵塔斯坎寧別出心裁，要在自己家的院子里建一個(gè)大噴水池。他想，這種闊氣誰人能比?錢是不發(fā)愁的，至于設(shè)計(jì)，他要新自動(dòng)手。他安排了水池、噴頭、假山，在池山之間栽種了國外引進(jìn)的奇花異樹，建了亭廊，亭間廊邊遍設(shè)燭臺，為的是夜間一樣可以酣飲暢游。為了加大水量，他又特別吩咐管家找來了打井工人，為噴水池專挖一口井。那井也挖好了，抽水機(jī)也裝好了，只差機(jī)器一轉(zhuǎn)，就可珠滾荷葉，銀落水面，人們便可隔著簾，披著濕霧，跳
3、化裝舞了。但這般光景公爵不準(zhǔn)備一人獨(dú)享，這是一次向全市炫耀自己學(xué)識、財(cái)富、才華和風(fēng)度的好機(jī)會。這天，他選了一個(gè)良辰吉日，遍請了市內(nèi)的頭面人物，大工場場主、教授、藝術(shù)家，還有那些從波斯、西班牙等東西方來的富商大賈，還特地邀請著名的諾爾魯神父來光臨新水池“開噴典禮”。這天剛?cè)諌何魃剑艏业拇箝T口就車塞馬嗚，門內(nèi)廊上亭上也早美酒侍侯，佳肴等人了。不一會兒紅燭高照、華燈齊放，樂聲輕輕地漫上了樹梢屋檐。這時(shí)塔斯坎寧公爵舉起一杯紅酒，笑容滿面地說：
“各位先生，今天本公爵親自設(shè)計(jì)的噴水池竣工，特邀你們來參觀一下我的拙作，并參加我們家庭慶祝舞會，我和我的夫人及全家表示非常的感謝。讓我們大家為這項(xiàng)庭
4、院工程的勝利竣工來干一杯?！?
接著就聽一陣酒杯相碰的叮當(dāng)之聲。然后公爵向早就在亭外侍侯的工匠一揮手：“開始抽水!”
可是這水井里的水半天也抽不到地面上，更不用說從噴頭里噴出來了。那些工匠搖著抽水機(jī)的搖把累得滿頭大汗，只聽那水好像是提到了半腰，可是咕嚕一聲，就像人咽了氣一樣，又下去了。公爵忙命工匠仔細(xì)檢查一遍，每一個(gè)螺絲都看過了，機(jī)器完好，設(shè)計(jì)也看不出問題?，F(xiàn)在就連公爵自己臉上也是汗津津的了。
這時(shí)從來賓席上走出一位年輕人來，他略帶嘲弄地將公爵看了一眼說：“不要費(fèi)勁了，今天這井里的水是不會上來了。”
“你怎么知道?”
“伽利略說的。”
這一句話就像
5、是有人突然在席間放了一顆炸彈，頓時(shí)大家都驚呆了。伽利略不是早就被教會監(jiān)禁了嗎?怎么他的幽靈今天又出現(xiàn)在這里。
這青年看著這些吃驚的人們，哼了一聲說：“你們當(dāng)然早把他忘了，可是不管你們忘不忘，地球照樣還在轉(zhuǎn)，這水照樣不會聽你們的話，上到地面來。下午，我剛從郊外回來，他老人家知道這里在打井，說，只要超過十米，水就別想上來!”
“為什么?”
“因?yàn)槌樗强砍榈羲芾锏目諝?，產(chǎn)生真空，外面的大氣壓強(qiáng)發(fā)生作用才把水從管子里壓上來。但是這壓強(qiáng)是個(gè)死數(shù)，管子長了，它沒有那么大的勁，自然就壓不上來了。”
“什么?你說什么真空?里面什么也沒有?這是不可能的。”這時(shí)在座的一個(gè)神父立即站
6、起來與他辯論。
“是的，什么也沒有，連上帝也不存在。”年輕人好像很高興有人出來應(yīng)戰(zhàn)。
“你是誰?” “我是伽利略的學(xué)生。一個(gè)伽利略分子?！?
這個(gè)青年叫托里拆利(1608～1647)，他崇拜伽利略，到處自稱是伽利略分子，比伽利略更直率地宣傳他的學(xué)說。
公爵和神父，萬沒想到今天這個(gè)場合能冒出一個(gè)伽利略的學(xué)生，真使他們掃興，便惱怒地說：“既然你發(fā)現(xiàn)了什么真空，就當(dāng)眾拿出來給大家看看?！彼麄兝湫χ転樽约撼隽诉@么個(gè)絕好的難題而自豪。想瞧這青年的難堪。
青年不慌不忙地說：“這很容易，我現(xiàn)在做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，拿來‘真空’讓你們看看。不過在看以前先講個(gè)條件：要是實(shí)驗(yàn)做成了，
7、高貴的公爵，還有尊敬的神父，你們得當(dāng)眾承認(rèn)伽利略的學(xué)說是對的?！?
“要是做不成呢?”公爵連想也不想他會做成，急著反問。
“任你們怎樣處置?！?“好，那就馬上把你送到羅馬教廷去審判?！鄙窀讣泵π肌?
他知道從伽利略被監(jiān)禁后，又有一個(gè)叫佛羅倫薩中心實(shí)驗(yàn)學(xué)會的青年團(tuán)體，還在到處實(shí)驗(yàn)，宣傳伽利略的學(xué)說，教廷已經(jīng)抓了一些。那次有一個(gè)青年拒捕，還跳樓死了。想不到今天在這里又碰見一個(gè)這樣膽大妄為的毛頭小子。
“好，一言為定!”
只見托里拆利從桌上拉過一個(gè)又細(xì)又扁的黑匣子，打開取出一瓶水銀和一根有一米長、一頭開口的細(xì)玻璃管，管上有刻度。他又隨手拉過一只小碗，倒?jié)M了水銀，再
8、把玻璃管里也灌滿，用拇指按緊開口，然后一下倒過來連手指浸入碗中，再抽出手指。只見那細(xì)管中的水銀開始下落，但是當(dāng)液面落到76厘米處時(shí)便不再動(dòng)了。托里拆利指著76厘米以上的那一截管子說：“各位先生，請看，這管子里就是真空，空得連空氣也沒有了。”
“可是為什么水銀不再下落，讓管子里再空一點(diǎn)呢?”客人中有人顯然對此已發(fā)生興趣，忙插話提問。
“對。為什么水銀不再下落了呢?正是由于空氣的壓力。這壓力就像能把井水壓上來一樣，它能把水銀正好托在這個(gè)高度。水銀的密度是136克/厘米3，因此這水銀柱的壓強(qiáng)就是136×76=10336克/厘米2，這就是空氣的壓強(qiáng)。那水的密度是1克/厘米3，如果1
9、0米深的井管，水柱就有1×1000=1000克/厘米2，差不多正是大氣壓力；你想，井深超過10米那水還能壓上來嗎?幸虧公爵打的是一口水井，要是一口水銀井，怕井深不到一米就要報(bào)廢了?！蓖欣锊鹄f完，以嘲諷的眼神向公爵看了一眼。他就是這樣年輕氣盛，成心要讓這幫貴人難堪。
這時(shí)客人中有人點(diǎn)頭稱是，有人津津有味地聽著這個(gè)聞所未聞的新課題。
諾爾魯神父眼看著這場面竟要讓這個(gè)毛頭小子左右了，也顧不得體面，忽地一下站起來說：“你這是變魔術(shù)。你又怎么能證明上面那截管子里真的是空的呢?怎么能證明這水銀柱真的是空氣的壓力托著呢?”
“別忙!”托里拆利向神父揶揄地一笑，然后又從黑匣子里抽出一根
10、丫形管子證實(shí)真空存在的實(shí)驗(yàn)。這是一根直管兒，在頂頭上彎出一個(gè)變，形成一個(gè)鉤子，又像根拐杖(見圖)。彎頭處開了個(gè)洞。只見托里拆利用一個(gè)指頭堵住小洞，彎朝下，灌滿水銀，倒過來和剛才一樣浸在水銀碗里，這樣長直管里又是個(gè)76厘米的水銀柱，而那彎兒底部也存下一截水銀，上面卻出現(xiàn)了真空。這一個(gè)連通管里就有兩截水銀，兩截真空了。托里拆利向大家掃了一眼，說，“現(xiàn)在只要我的手指一離開這個(gè)小洞，由于空氣進(jìn)來產(chǎn)生壓力，長管里的水銀就會全部落入碗里，小彎里的水銀就會被空氣托到管頭上去。這正好說明剛才這里確實(shí)是沒有空氣的，你們信不信?”
“不信?”公爵忿忿地應(yīng)道。
只見托里拆利將手一抬，那直管里的水銀柱像
11、是空中的懸物斷了線，刷地一下跌落碗里，而那個(gè)彎管底部的水銀倒像有一個(gè)無形的手在下面推擠，眼睜睜地升上了管的頂頭，像貼在管子上一樣不再下來。這時(shí)全場的人都顧不得那佳肴、美酒了，一個(gè)個(gè)伸長了脖子，都看著這根魔管。有的人還在胸前劃著十字，輕輕地喊著：“啊，上帝!”托里拆利這時(shí)揚(yáng)起頭很認(rèn)真但又像是在開玩笑地說了一句：“那不是上帝，是空氣!”而公爵呢，看著這個(gè)像變魔術(shù)一樣的場面，一邊掏手帕擦汗，一邊說：“可能伽利略真的是對的。”
托里拆利見公爵終于說出這句話，便收拾起他的黑匣子，一個(gè)鞠躬，飄然離去。這時(shí)半天沒有插上嘴的公爵夫人看著這個(gè)掃興的場面，才想起把管家叫來，怒斥道：“他是怎么混進(jìn)來的?”管家
12、怯生生地說：“我見他夾個(gè)匣子，還以為是樂隊(duì)里的人呢?！?
這就是1643年進(jìn)行的有名的托里拆利真空實(shí)驗(yàn)。水銀柱上的那段真空也就被后人稱為“托里拆利真空”，而那種玻璃管也被叫做“托里拆利管”。
再說這真空試驗(yàn)的消息立即不脛而走。人們都競相演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)。消息傳到法國，數(shù)學(xué)家布萊斯·帕斯卡(1623～1662)不但在家里做實(shí)驗(yàn)，還到山上、山下對比著做。他發(fā)現(xiàn)空氣的壓力與海拔是相關(guān)的。在海拔2000米以內(nèi)每升高12米，托里拆利管中的水銀就要下降1毫米。消息傳到法國，法國馬德堡市的市長奧托格里克竟也放下繁重的公務(wù)來做這個(gè)科學(xué)游戲。他想的主意更為新奇，他用兩個(gè)鐵制的直徑有20厘米的半球扣在一起，
13、并不作任何焊接，只把里面的空氣抽掉，于是無論多么強(qiáng)壯的大力士，一人抓住一半拉也拉不開。人們簡直不敢相信這球的魔力。
1654年法國勒根斯堡郊外春日融融，綠草如茵。這天，山坡下的空場上圍了有上千人。草地上又是跳舞又是賽馬，好不熱鬧。沿山坡臨時(shí)搭起了臺子，上面旗杖華麗，鼓樂齊鳴。原來今天皇帝、皇后也在這里與民同樂。一會兒，奧托格里克一手拿著一塊他設(shè)計(jì)的半球來叩見皇上，請求為陛下表演一個(gè)科學(xué)游戲。皇上正在興頭上便欣然允諾。只見他雙手將這兩個(gè)半球啪地往一起一合，助手遞上一個(gè)小唧筒，三下兩下，差不多就將里面的空氣抽光了。這球的半徑不過20厘米，里面的空間頂多也只能裝三個(gè)拳頭。然后奧托格里克將兩根又
14、粗又結(jié)實(shí)的絲繩系在半球兩邊的環(huán)上，招手叫過兩個(gè)大漢一邊一個(gè)拔起河來。只見他們臉漲得由紅變紫，雙方或左或右，互有進(jìn)退，而那球的兩個(gè)半塊倒是平平穩(wěn)穩(wěn)地相抱在一起。皇帝、皇后看得發(fā)呆了，剛才明明是兩個(gè)隨便合起來的半球，怎么會吸得這樣緊?這時(shí)奧托格里克又命令兩邊各加到二人，加到三人。鐵球呢，倒像越拉越緊。草地上千人之眾鴉雀無聲。奧托格里克喝了一聲：“住手。”又干脆牽過兩匹馬來，一邊套上一匹，兩個(gè)馭手揮起鞭子，兩匹馬仰天長嘶一聲，四蹄扣地向兩邊拉起來。可是那球還是依然如故。奧托格里克又將兩邊再各加一匹，一會又加一匹，這樣一直各加到七匹健馬，還是不見分曉。這時(shí)皇后忘了她那在臣民面前應(yīng)保持的尊容，雙唇大張，
15、右手緊緊抓住皇帝的手腕。奧托格里克又命令兩邊再各加一馬，馭手的鞭子甩得如爆竹炸響，馬嘶嘯嘯，塵土飛揚(yáng)，圍觀的人群也沸騰起來，各喊加油。只聽“嘭”的一聲，鐵球終于裂成兩半，兩邊的八匹馬各帶著半塊小球一下沖出幾百米遠(yuǎn)。這時(shí)皇后才閉口松手，喘出一口氣來，皇帝的手腕也早被捏出五個(gè)指頭印來。他忙將奧托格里召至臺上問：“你變的是什么魔術(shù)?這兩個(gè)小半球，怎么會有這樣大的吸力?”
“啟奏陛下，這小球上的力不是吸力，是空氣對它的壓力。”
“你知道這壓力有多大嗎?”
“按托里拆利的計(jì)算，大氣對物體的壓力是每平方厘米一公斤。這小球的截面積是半徑的平方乘上圓周率，等于1256平方厘米，作用于它身上的
16、力就有1256公斤，每邊八區(qū)馬每匹馬要使出157公斤的力才能將它拉開呢。”
皇帝聞聽半信半疑。他想了一會兒說：“這樣一個(gè)拳頭大小的球就要受大氣的千斤壓力，那朕的皇宮不早被壓塌了嗎?”
“陛下不用擔(dān)心。鐵球拉不開是因?yàn)槔锩娉槌闪苏婵?，只外面受壓力，陛下的皇宮高門大窗，空氣自由出入，自然不會真空，上下壓力也就互相抵消了?！?
“那我們這些人每天生活在大氣里不也要被壓癟了嗎?”
“是的，我們一般人的身體面積約兩平方米，他晝夜不停地受著二萬公斤的壓力呢。可是陛下也不用擔(dān)心，我們有口鼻可以呼吸，所以肚子里也絕不會形成真空的。”
皇帝聽到這里才知自己是一場虛驚，大可不必為此擔(dān)心，臉上也有了輕松的笑容，嘉許道：“想不到你這個(gè)市長還知道這么多新知識?！闭f罷又傳令擺酒，要借這明媚春光與奧托格里克及臣子們痛飲一場。草地上又鼓樂齊奏，舞姿翩翩。
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大氣壓力的發(fā)現(xiàn)（WORD）
