大气压强随湿度温度变化的解释商榷，本文主要内容关键词为：压强论文,湿度论文,大气论文,温度论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
覆盖在地球周围的大气对浸在其中物体的压强受各种因素的影响，其中湿度、温度是两个重要因素，大气压强的知识出现在初中物理教材中的固体液体压强之后，笔者总结同行的研究结果，提出一些自己的观点。
一、教材中大气压强的主要知识点
1.大气的压强
(1)大气压强的定义：大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压。(2)大气压强产生的原因：地球对空气的引力产生的。(3)大气压强存在事例：马德堡半球实验；两个皮碗口对口挤压，然后两手用力往外拉，发现要用较大的力才能拉开；“瓶吞蛋”实验；“覆杯实验”。(4)大气压强的特点：大气向各个方向都有压强。
2.大气压强的大小
托里拆利实验证明：大气压强跟760mm高水银柱产生的压强相等
3.大气压强的变化
(1)大气压强随高度减小：越到高空大气越稀薄，那里的大气压强越小；在海平面至3千米高度之间，每升高1千米，大气压值约减小
帕；3千米以上，每升高1千米，大气压值减小量逐渐变小。(2)标准大气压：1标准大气压＝1.01325×
帕。(3)当大气压降低时，常伴有多云天气。
二、当前对大气压随湿度温度变化的解释
教材中指出当大气压降低时常伴有多云天气，意指大气压降低与多云天气相伴；从物理上讲即空气中水蒸气含量大，气压低。针对新旧版本教材，很多参考资料中出现了考查晴天大气压与阴天大气压、冬天大气压与夏天大气压关系的题目，甚至出现在考题中。这类题目实际上是考查大气压随湿度、温度变化的规律，学生往往不易作答，只能在教师的指导下记住结果，但处于求知欲旺盛的初中学生往往会问为什么？教师虽然可以给出解释但往往不能使学生满意，甚至有些解释细究起来不妥甚至是错误的，归纳起来大致有以下几种解释。
1.直观地解释
阴天地区水蒸气分子多，将一部分空气分子“挤”到其他地区，由于水蒸气分子量小于空气分子量，所以混合气体密度减小，压在地面或物体单位面积上的力变小——压强减小；夏天空气中水蒸气分子含量多，与上面的理由相同，所以夏天压强比冬天小。
2.用分子运动论的观点进行解释
气体对浸在其中物体的压强是由于大量气体分子不断撞击的结果，每一个分子撞击力的大小是偶然的，但大量分子对物体表面形成一个稳定持续的压力，单位面积上的压力就是压强。总的来说压强的大小与分子的质量、分子运动的平均速率、单位时间打到单位而积上的分子数有关：分子质量大、平均速率大压强就大，而分子的平均速率决定于温度，温度越高，分子运动的平均速率越大；单位时间打到单位面积上的分子数决定于气体分子的数密度。由于阴天地区水蒸气分子多于晴天地区，平均分子量小，压强就小；冬天温度降低空气收缩，空气分子数密度增大，单位时间打到单位面积上的分子数增多所以压强比夏天大（此种解释回避了冬天温度低使压强减少的因素）。
3.分子“浮、沉”解释
阴天地区由于多了大量的水分子而空气分子被挤到了高空，地面附近的空气平均分子量减小，根据撞击理论，压强减小；夏天温度高，空气遇热膨胀，存在于高空的分子数增多，地面附近分子数密度减少，根据撞击理论，压强减小。
4.空气流动解释
阴天地区由于多了大量的水分子而空气分子被挤到了其他地区，地面附近的空气平均分子量减少，根据撞击理论，压强减小；夏天温度高空气遇热膨胀，空气分子被挤到了处于冬季的南半球，地面附近分子数密度减少，根据撞击理论，压强减小。
三、解释物理现象应遵从的原则及对以上解释的讨论
1.科学性
这是解释任何现象所必须遵从的原则，如果失去科学性任何华丽的词句都是无用的。决定一个物理量的因素很多，在解释时必须从实际出发找出主要因素。
2.简单性
对物理现象的解释应遵从简单明了的原则，这样既便于学习者理解，又容易使初学者产生学习兴趣。
3.与现有知识的衔接性
对于初学物理的学生来讲，最忌讳用他们从未有过的经验、从未学过的知识解释目前的知识，这样会使得他们无所适从，感到在云里雾里。
用分子运动论的理论解释虽然是根本的解释，但根据以上原则显然是不恰当的，由于分子运动论在高中才详细学习，在初中让学生应用是不现实的；况且以上的解释也有牵强之处，它只指出了冬天空气分子的数密度增大，而没有涉及温度降低分子速率减小的因素。分子“浮、沉”的解释也有不妥。有人做过估算，分子浮沉对大气压的影响不超过0.3%，远小于冬、夏的气压差；北京地区一年平均气温和平均压强见表一，由表中的数字可以看出，1月份平均温度最低，而平均压强最大为1.021帕，7月份平均温度最高，而平均压强最小为0.9960帕，二者相差2.5%，比0.3%大一个数量级。
表一 北京地区一年中各月的平均温度及平均压强观测的数据
如何解释既不违反以上原则，又有说服力呢？我们认为用空气流动解释法附以空气因受重力而产生压强进行综合解释是合适的。即：阴天地区的空气中由于多了大量的水蒸气分子而空气分子被挤到了其他地区，阴天地区的空气平均密度减少，空气柱的质量减少，所以压在地面或物体单位面积上的力变小压强减小；夏天温度高空气遇热膨胀，部分空气分子迁移到了处于冬季的南半球，空气柱的质量减少，压强减小。
以上的说法是符合实际的，同时也是初中生在现有知识的基础上能够接受的。阴天地区由于存在水蒸气分子，导致空气分子向其他地区扩散而使阴天地区的空气平均密度减少；温度高的地区热空气上升而形成低压区，冷空气下降而形成高压区，这是教材第66页图10-4-9所描述的：在地面空气由高压区流向低压区，在高空由低压区流向高压区而形成贸易风。气体压强的实质虽是碰撞，但重力即地球引力是使空气分子存在于地球周围的原因，稍精确的计算表明地球表面所受到的压力就是所有空气分子的重力。