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闲谈大气压力: 热度 10 youmingqing 2018-1-20 10:20; 1 水和空气都是流体。流体不能抵抗剪切力，因而静止时内力垂直于作用面，单位面积的内力称为压强或压力，其数值与方向无关,即同一位置各个方向的压力相同；由竖直柱体的力平衡可知，两点压强差就是高度差与流体重度的乘积，等价于单位体积流体的重力势能与压强之和处处相等——压强可以在流体中传递。这就是流体静压力的帕斯卡定律。水中压力随深度线性增加；而空气密度与压力成正比，高度增加时压力是按指数规律减少，登山时测量气压可以判断高度。大气层内压力随位置、温度、风速等变化，通常所说标准大气压 760 mm 汞柱（ 10.33 m 水柱）只是参考基准。不过，空气密度较小，地表附近气压对标准值的偏离也不会很大。这是 1643 年意大利人 Torricelli(1608~1647) 研究泵站吸水问题时得到的：充满水银的 1 m 长玻璃管竖直倒立于盆中，水银下降而上方出现真空 ——空气只能平衡 760 mm 高汞柱。实际上，水银热胀冷缩显著即密度随温度变化，而重力加速度也随纬度而变化，因此 760 mm 高汞柱对应的压力并不是一个确定值，做空气动力学试验时需要对测得的水银柱高度进行具体计算。又，作为参考基准的标准大气压现在定义为 101325 Pa，而压力的国际单位单位是 1 Pa= 1 N/m^2。法国人 Pascal ( 1623 -1662) 得知 Torricelli 的试验后，在不同的地方进行多种液体的相关试验，玻璃管的长度达 12 m 。可惜的是，尽管 Pascal 所居临近海拔 1465 m 的 Puy-de-Dôme 山，但健康原因只能到巴黎登塔 50 m 高测量—— 水银气压计下降了 2 lines (2/12 in 或 4.2 mm) ，即气压降低了 57.6 mm 水柱，据此计算的空气平均密度为 1.2 kg/m^3 ；所幸的是，在他温情而固执的数月催促后 (after many months of Pascal's friendly but insistent prodding) ，姐夫 Florin Périer 于 1648 年 9 月 19 日登山测量。测量结果使得Pascal 定律得以最终确定。确定流体静压的 Pascal 、得到真空状态的 Torricelli 以及写出 “ 盖文章，经国之大业，不朽之盛事。年寿有时而尽，荣乐止乎其身，二者必至之常期，未若文章之无穷 ” 的曹丕 (187 — 226) ，都只活了 39 岁——也就虚岁四十啊。 2 在公选课《生活中的力学》中，以烟囱为目标讲解大气压和帕斯卡定律，当然也做些简单的实验和定性的说明。耳听为虚，眼见为实啊。玻璃杯倒立在水中，内部空气就是大气压与水柱压力之差异；倒提出水面时空气会因压力降低会有难以觉察的膨胀——大气压有10 m 水柱呢，用力是杯子的重量加上内外气压与水压的合力。该合力等于外侧水面以上杯中水体与杯壁排水的重量差异，与杯子的形状以及杯内空气多少无关。最大用力就是提出水面瞬间杯中水的重量和杯子重量之和。杯子直圆柱的情形是容易说明的，复杂形状似乎要用 Gauss-Green 积分公式来证明（已在文后补充了一个没有公式的证明）。将瓶口剪缺倒立在碟子上，可以给鸟喂水而保持水面恒定。水面低于缺口，则水向外流动，同时空气进入且以气泡的形式达到瓶内上方。空气压力与大气压力的差异就是瓶中水柱的高度。碟子下面“装上水阀就是饮水机”。由于存在出水和进气的“缺口”，饮水机内部并不是完全密闭的，而潮湿环境真是容易滋生细菌啊。大家最好打开看一下呢。 2016 年暑假离家 5 周后的文竹。拍照后向家人报告时可真有些得意呢用厨房纸封住满水的玻璃杯，吸水之后会被空气顶凹；先将杯口朝向同学，再缓慢转为向下，据此说明流体向各个方向都有压力——表演成功的关键是杯中没有空气。如果离家时间较长，可以用湿布和厨房纸共同封住玻璃杯口，用线绳扎紧后倒扣在花盆中。当然要确保杯中水满和土面的平整。泥土干燥之后可以将杯中水吸出，水压降低则空气进入。若是水与空气接触面积较小，不必用纸、表面张力就能将两者隔开 ——将笔杆插到塑料管中，灌满水，松开压住上端的手指，水才能喷出来；可快速启闭多次，效果真是好呢。同学知道移液管，需要解释的只是表面张力作用：水压较高则空气不能进入。制作酒壶时若在泥坯中置入粗棉线，线头分别在壶把和壶嘴的内侧出露，窑中烧成之后就形成管道。那就是用于下毒的鸳鸯壶啊，中国宋朝之前就有了。虹吸以及戒盈杯也与大气压相关，已经专文说了。 3 物体表面所受流体压强之和就是浮力，等于其排开流体的重量— —浮力定律或阿基米德 (Archimedes, 287 BC -212 BC) 定律。气体同样可以产生浮力，使氢气球、热气球上升。地表附近空气的比重约为水的八百分之一，产生的浮力较小；不过，若物体表面不能全部承受大气压强 ( 约 10 m 水柱、 1 kg/cm^ 2 ) 而丧失浮力，空气作用于物体的合力就很大。玻璃板与桌面之间若有些水，则不易揭开。向上提起玻璃将使下方水体压力降低，而玻璃与桌面间缝隙较小，玻璃边缘处表面张力以及粘性阻力的作用，水不能迅速向内部流动使压力恢复到大气压。大桥因下方行船而较高，两侧都需大量填土；雨天踩踏成泥，平底胶鞋常被咬住，而幼时所穿胶鞋总是偏大，稍不注意脚从鞋中拔出而单腿立于泥中。泥浆封闭了鞋底与空气的接触，提步时鞋底压力降低，而泥浆难以流动使鞋底压力恢复，鞋面上大气压力将阻止其提升。大气与淤泥作用于起抬脚的合力，或称为淤泥的吸附力，促使支撑脚沉降。若淤泥较深，则步步维艰而渐渐陷入。缓慢地将脚向一侧偏仄使鞋底接触空气即可解除淤泥吸附。最重要的事物如空气以及大气压力，通常都不显眼，失却之后其价值才得以体现。注： Pascal 登高 50 m 测量气压，水银柱下降了 2 lines 。假如气压计上刻度有半格即 0.5 line ，而测量时总会注意到线里、线外和线中，即精度达到 0.1 lines 或 0.2 mm 还是可能的。气压的绝对数值或许精度较低，而以同一个气压计测得的变化量则精度较高。文中按 2.0 lines 计算空气平均密度，所得结果是可信的。淤泥限人的原因及对策 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-772069.html 浮力杂谈 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-1091784.html 戒盈杯：过犹不及话虹吸 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-1066387.html; 个人分类: 力学科普|17898 次阅读|25 个评论

从总工会的“福利清单”和“淤泥”看当代中国的政治生态: 热度 3 lvnaiji 2015-1-16 10:31; 吕乃基近期，“政治生态”一词多次出现于媒体。毫无疑问，18大以来，中国的政治生态正在经历多年来少有的积极而深刻的变化。正因为“积极而深刻”，以往积淀的奥吉亚斯的牛圈暴露于光天化日之下，因其丑陋和肮脏而令人侧目。且撷取其中的两个典型：其一，是博主在“ 任性的政府 ”中涉及的总工会的“福利清单”。《通知》规定基层工会组织用会费组织会员观看电影、开展春游秋游等集体活动，当会费不足时，基层工会可以用工会经费予以适当弥补。补充通知此次明确，工会组织的会员春游秋游，应严格控制在单位所在城市，并做到当日往返。　　针对《通知》规定的基层工会组织可以用工会经费给予工会会员过生日的慰问，补充通知此次明确，基层工会可以向会员送生日蛋糕等慰问品，也可向会员发放指定蛋糕店的领取蛋糕券。 “这样的小事，事无巨细，都要由中央部门发文一步步手把手教”，还要基层组织干甚？中央，本来要做的是顶层设计，现在不得不婆婆妈妈。这样的政治生态是正常的吗？又能否带领中国走过两个一百年，实现中国梦？要重用什么样的干部？查一查，在纠风之时，一边倒，干脆取消福利，暴露出原先就心中有鬼；依然坦然发放正常福利，桥归桥路归路，那才是好干部。要重用的就应该是这样的干部。其二，杨卫泽在落马前多次表示是“出”或“近”淤泥而不染。言下之意，在他的周围，竟然全都是“淤泥”！当然，完全可以义正言辞地反驳，杨卫泽，你才是淤泥！周围，全都是……荷花！究竟有没有淤泥，谁才是荷花？杨卫泽此言又折射出何种政治生态？把奥吉亚斯的牛圈暴露于光天化日之下，并不是听之任之，而是集举国之力一起铲除之，还祖国河山一个清明向上的政治生态。; 个人分类: 社会评论|1911 次阅读|10 个评论

《=== 藕、淤泥与池塘 === 》: zhaoxc 2014-5-14 15:46; 人言池塘多淤泥，岂知藕泥可分离；淤泥更可肥沃藕，泥黑藕白鱼儿肥。; 个人分类: 科学研究|2543 次阅读|0 个评论

淤泥陷人的原因及对策（删改重贴）: 热度 17 youmingqing 2014-3-1 14:54; 淤泥与牙膏类似，具有固体和流体的双重特性，而流动需要克服内部的摩擦力；于是，木棍和步枪都可能稳定地插在淤泥中：重力与浮力的差异由摩擦力来平衡。不过，人陷入淤泥之后若应对不当，亦能出现生命危险。说明如下。照片1铅笔用力插入到底部；两个壹圆钱硬币自然放入后很快达到稳定位置。平放的硬币需要下方淤泥运动才能下沉，而淤泥运动需要克服摩擦力。这是不容易的。照片2经过17分钟的等待，铅笔略有上浮；硬币状态几乎保持不变照片3以食指轻弹泥桶外壁3下，物体附近有水渗出；铅笔缓慢升起；直立硬币沉入淤泥；平放硬币仍处于稳定状态,但上方已有泥水人双脚立于淤泥，脚底淤泥提供支撑力，腿部侧面也因淤泥摩擦而得到向上支承；只要不慌乱挣扎，那么即使处于直立状态，也只是缓慢下沉，且下沉速度因摩擦力和浮力增大而逐渐减小；不过，企图提腿移动，人就会快速下沉，或者是被淤泥“吸进去” 。若以右腿支撑试图提起左腿，则左脚底部因淤泥流动较慢出现局部真空，将受到大气通过淤泥传递的向下压力；且左腿侧面承受的摩擦力将转为向下，因而左腿受到较大的向下载荷，也就是淤泥的吸力。右腿的受力则是整个体重和左腿引起的附加载荷；周围淤泥受力增大，流动加快，右脚随之显著下沉。毫无疑问，以直立姿态轮换提起双腿只会越陷越深。更为糟糕的是，淤泥受扰将变稀而摩擦力降低，人体会快速沉降。腹胸被淤泥淹没后将逐步受到挤压而难以呼吸：腹胸收缩呼气时，胸前淤泥压力减小，在大气压力作用下向前运动；而吸气时腹胸却难以将淤泥推开。淤泥密度大于人体，但并非真正的流体，浮力定律并不能保障淤泥中生命的安全。人陷入流沙而死大致也是如此。发觉陷入淤泥，应不害怕，不乱动，不怕衣服脏：立即仰卧以增加与淤泥的接触面积，降低淤泥受力以减缓沉降速度；再缓慢地拔出双脚，用手和脚平推淤泥移动身体而脱险；若不能移动则将双臂贴紧体侧，安静地仰面躺着，浮力定律可以确保身体不被淤泥完全淹没；胸腔不受压迫，呼吸也就如常，生命当然没有危险。救援总是有的，而仰卧的姿态也便于救援。若问，淤泥之上有积水过膝，那该怎么办？泥滩之中而潮水逼近，那该怎么办？回答是，不知道！真的不知道！也许，人总有情 ( 事 ) 不由己的时候而涉足险地；但是，“君子不立险地”，至少不能久立险地啊。相关博文 : 跳水落水而不溺水(已写入浮力杂谈 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-1091784.html ) 大气的作用力 http://blog.sciencenet.cn/blog-275648-1095747.html 实景图片有些触目惊心，不再贴出。参考资料如下： Mirror. “ 沼泽真的吃人吗？”有人质疑这个问题 . 朱克勤 . 固体还是流体．力学与实践， 2010 ， 32(4) ： 115–116; 个人分类: 力学科普|18202 次阅读|47 个评论

天赐的整治湖泊的大好时机，请国家有关部门尽快行动: 热度 3 zbouyang 2011-6-4 12:39; 天赐的整治湖泊的大好时机时下，南方7省市大干旱，洞庭湖、洪湖、鄱阳湖等湖泊大面积干枯，可以利用这个难得的时机，开进大批的大型挖土机，将湖底淤泥挖走。这些淤泥可以做肥料，湖底的石头可以做建筑材料。还可以利用古人对西湖整治的经验，将淤泥堆积起来，在湖泊中搞一些岛，作观光旅游之用。大量的淤泥被挖走后，会大大增加湖泊的蓄水量，使湖泊的蓄洪抗旱能力得到加强。各位领导，这样的机会很多年才有一次，这是一个非常好的湖泊整治时机，必须尽快抓住机会、特事特办、尽快行动！！！一旦水来了后，其整治成本将高很多倍，希望引起有关部门的高度重视，尽快投资进行各大湖泊的整治！; 个人分类: 建议|2859 次阅读|3 个评论

防汛感悟（二）：河道改道原因考: purplelab 2010-8-30 08:10; 最近发生极端暴雨，洪水调查发现许多小河流在入其干口附近，多改道，冲倒好多民房。 1：极端高雨强、高雨量暴雨，导致山区风化石、河岸树、垃圾等，大量下冲，有的甚至是泥石流。 2：所有这些在下冲过程中，一旦遇到缩窄断面，涌水断面，必然淤积，有的甚至是堰塞湖。 3：所以，河道必然改道，原来安全的房屋，被突然的改道所冲毁。 4：这好像有别于黄河的，善淤、善决、善改的逻辑关系。附件：河道里全是铅球大小的风化卵石。有的比河岸还高。; 个人分类: 水圈水文学|5325 次阅读|0 个评论

躺在淤泥中的荷花: zlyang 2010-7-26 21:12; 躺在淤泥中的荷花出淤泥而不染，濯清涟而不妖。我几乎天天在寻找，那株躺在淤泥中的荷花。尽管一直没有找到，相信他们总会出现。那株穿越荷叶的莲苞，已被夏天的疾风骤雨击到，荷叶被撕裂，莲苞也被推得歪斜，藏匿在众多的荷叶中间，也没有成为那株，躺在淤泥中的荷花。友情链接：李学宽老师的《荷花（2）》 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=345525 刘立老师的《荷花与污泥》 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=346007 孟津老师的《荷花与污泥——一个困扰人的逻辑》 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=229383 紧帖淤泥的荷花（李学宽老师拍摄） http://www.sciencenet.cn/upload/blog/images/2010/7/2010727225933799.jpg 复件李学宽 2010-07-12 荷花屏幕照片 2 x2.zip 李学宽《细品荷花》，科学网，2010-7-12， http://blog.sciencenet.cn/blog-254303-343405.html; 个人分类: 科学 - 艺术 - 社会|7708 次阅读|7 个评论

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