第六章液体和气体的性质 6.21乘平流层气球上升
第六章液体和气体的性质 6.21乘平流层气球上升
在前几节里,我们曾经去地心作过想象的旅行,那时候那个表示气压和深度关系的公式帮了我们不少的忙。现在让我们冒险上升到上面去,利用同一个公式看看在极高的地方空气压力是怎样变动的。这个公式现在的形式是
在这个式子里,p是大气压数,h是高度(单位是米)。在这里我们用小数0.999代替1.001,这是因为每上升8米,气压不是增高0.001,而是降低0.001。
让我们解答这个问题得升到多高,气压才会减低到原来的一半?要解答这个问题,我们用p=0.5代入上面这个公式,然后求高度h。这样我们得到
对于会用对数的读者说来,这个方程是不难解的。答案是h=5.6公里,也就是说,要气压减低一半,必须上升到离地面5.6公里的地方。
现在让我们跟在航空家后面,上升到更高的地方,到19和22公里处去。大气里这么高的地方已经是在所谓平流层里。我们乘着来到这里的气球已经不是普通的气球,而是平流层气球。有两只气球曾经在1933年和1934年创造了上升高度的世界记录前一个是19公里,后一个是22公里。
让我们算一下这么高的地方的气压吧。
我们计算出,在19公里高处的气压应当是
在22公里高处应当是
可是在平流层气球驾驶员的纪录里,我们却查出在上面说的高度,气压并不同我们算出的一样在19公里处是50毫米,在22公里处是45毫米。
为什么得出的结果会同实际不符合呢?我们的错误在哪里呢?
马里奥特的气体定律,在压力这样小的情况下是完全可以适用的,这一次我们却忽略了一件事情把整个20公里厚的空气层的温度看成是全都相同的。在实际上,它是随着高度而显著地降低的。平均说来,每上升一公里,温度要下降摄氏6.5度。这样到11公里的高处,温度已经是摄氏-56度了。可是再上去,温度在很大一段距离里却不再降低了。如果把这些情况都计算进去(这已经不能用初等数学来计算了),就可以得出更符合实际的结果。由于同样原因,我们以前求出的地下深处的气压,也应当看做是近似的答案。
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