大气压累坏了马匹
故事里的大学问
17世纪，德国有一个热爱科学的市长，名叫格里克，他是个博学多才的军人。当时很多人不相信大气压的存在，格里克决定亲自做实验，用事实来证明大气压是真实存在的。
格里克和助手做成两个黄铜半球，并请来一大队人马，在马德堡市郊做起大型实验。格里克和助手当众把这个黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈，再把两个半球壳灌满水后合在一起；然后把水全部抽出，使球内形成真空；最后，把气嘴上的龙头拧紧封闭。这时，周围的大气就把两个半球紧紧地压在一起。
之后，格里克请四个马夫牵来八匹高头大马，在球的两边各拴四匹，格里克一声令下，四个马夫扬鞭催马、背道而拉，好像在“拔河”似的。结果四个马夫，八匹大马累得筋疲力尽，但铜球仍原封不动。
马夫和马匹稍作休息后，格里克又请来八个马夫，十六匹大马，使劲地拉，突然，啪的一声巨响，铜球分开成原来的两半。格里克举起这两个重重的半球自豪地向大家高声宣告：“先生们！女士们！市民们！你们该相信了吧！大气压是有的，大气压力是大得这样厉害！这么惊人……”
看过这个故事后，你能解释一下为什么两个半球不容易拉开吗？
真相是这样的
马德堡半球实验说明大气压是真实存在的。两个半球之所以不容易被拉开，那是因为里面没有了空气，被抽成了真空，球内没有向外的大气压力，只有球外大气紧紧地压住了这两个半球。如果是球内没有被抽成真空，我们可以轻而易举地把两个半球分开，那是因为球内球外都有大气压力的作用，相互抵消了。
在我们的生活中，大气压是存在的，那为什么我们感觉不到呢？这是因为我们体内压力与体外压力是平衡的，体内和体外压强相等就是大气压强平衡，所以感觉不到大气压强的存在。
那么，大气压到底有多大呢？1643年意大利科学家托里拆利在一根1米长的细玻璃管中注满水银，倒置在盛有水银的水槽中，发现玻璃管中的水银大约下降了24厘米后就不再下降了。这24厘米的空间无空气进入，是真空。托里拆利据此推断大气的压强等于水银柱产生的压强，这就是著名的托里拆利实验。据此，标准大气压为：1013×105帕斯卡，760毫米汞柱。
大气压强并不是一成不变的，它会受海拔高度的影响。在海拔3000米之内，每上升10米大气压强约减小100帕斯卡；在海拔2000米之内，每上升12米大气压强约减小1毫米汞柱。
在海拔6000米的地方用普通的锅是无法煮熟饭的，你知道这是为什么吗？这是因为一切液体的沸点，都是随气压减小而减小，随气压增大而增大，同种液体的沸点不是固定不变的。平时我们说水的沸点是100℃，必须强调是在标准大气压下。
由于气压随高度降低，所以水的沸点也会随高度降低。水的沸点在海拔1000米处约为97℃，在海拔3000米处约为91℃。在海拔884443米的珠穆朗玛峰峰顶，水在72℃就可以沸腾，因而在海拔6000米的高山上烧饭要用不漏气的高压锅，锅内气压可以高于标准大气压，使水沸点高于100℃，不但饭熟得快，还可以节省燃料。
阿基米德与水泵
故事里的大学问
古希腊时期的阿基米德是水泵发明者，阿基米德发明水泵源于一次偶然的机会。一个星期天，他和同学们一起乘木船，在尼罗河上缓缓地行驶，忽然，他看到一群人在用木桶拎水，便问道：“他们为什么要拎水呢？”
朋友告诉他：“河床地势低，农田地势高，农民只好拎水浇地了。”阿基米德立刻对农民产生了同情：这样一桶一桶地拎水不知道什么时候才能把地浇完，如果水能够自动流到田地里该多好啊！
于是，阿基米德根据这一设想，画了一张草图，请木匠做了一个用于泵水的工具。阿基米德把这个东西搬到河边，并把它的一头放进河水里，然后轻轻地摇动手柄，水就不断地往高处流去了。这就是最初的水泵，那么，你知道水泵为什么能把水抽到高处去吗？
真相是这样的
阿基米德设计的水泵虽然简单，但它却是今天我们使用的离心式水泵、活塞式抽水机的前身，它们的工作原理是一样的。
水泵在启动前，先往泵壳内灌满水，排出泵壳内的空气。启动后，叶轮在动力的带动下高速旋转，泵壳里的水也随叶轮高速旋转，因离心力的作用而被甩出水管中。这时叶轮附近的压强减小，大气压使低处的水推开底阀，流进水管泵壳，进来的水又被叶轮甩出水管……如此循环下去，就不断把水抽到了高处。
活塞式抽水机则是利用活塞的移动来排出空气，造成内外气压差，使水在气压作用下上升抽出。当活塞压下时，进水阀门关闭而排气阀门打开。当活塞提上时，排气阀门关闭，进水阀门打开，在外界大气压的作用下，水从进水管通过进水阀门流入，并从上方的出水口流出。活塞就这样上下往复运动，不断地把水抽出来。
活塞式抽水机和离心泵，都是利用大气压把水抽上来，因为大气压有一定的限度，所以，抽水机抽水的高度也有一定的限度，一般不超过1034米。
刚才我们讲了水泵的设计原理，那么，你知道喷泉的设计原理吗？喷泉本是一种自然现象，是水在承压的情况下从地面喷射出的水柱。现代意义上的水景喷泉是一种将水经过一定压力通过喷头喷射出来具有特定形状的组合体，是人们为了美好环境而刻意制造出来的景观，提供水压的一般为水泵。
人工水景喷泉一般分为两大类：一是照天然水景制作而成，如壁泉、涌泉、雾泉、管流、溪流、瀑布、水帘、旋涡等。二是完全依靠喷泉设备进行人工造景。水景喷泉不仅能美化环境，而且能改善空气质量，对美化城市环境起着重要的作用。
风筝为什么能飞上天
故事里的大学问
在温暖的春季，人们经常在空旷的郊外或宽广的广场放风筝，以之作为一种娱乐、休闲运动。不过，当初风筝的发明可不是为了游戏，而是用于军事。
传说风筝的发明人是刘邦的大将韩信，他把楚国军队困在垓下时，制造风筝，叫身材轻巧的张良坐着风筝，飞上天空，高唱楚歌，使歌声顺风传送到远处的楚营里，即“四面楚歌”。这之后风筝一直用于军事，直到唐朝，风筝才开始从用于军事逐渐转到游戏、娱乐。
很显然，风筝是一种重于空气的飞行器，那么，它是如何飞到天上去的呢？人们从风筝飞天中又受到怎样的启发呢？
真相是这样的
风筝比空气重，却能飞上天空，这主要是靠风的推力。风筝本身有一定的重量，受重力的影响，肯定会往地面降落。风筝能够在空中飘浮飞翔，是受空气的力量支撑向上，这种力量为扬力。
风筝在空中时，空气会分成上下流层，通过风筝下层的空气受到风筝面的阻塞，空气的流速降低，气压升高，风筝就往上扬；上层的空气流通舒畅，流速增强，使气压下降，就可以把风筝吸扬上去。扬力就是因气压之差而产生的。
升上空中的风筝，除了接受空气的扬力之外，还受到空气向下压的压力，此压力称为抗力。当抗力小于扬力时，风筝就能飞翔在空中。所以风筝提线的角度如放置在下方时，抗力增强，风筝就往远处飞。如果放置在上方时，扬力增强，抗力减少，风筝就会往高处飞。
受到风筝飞翔的启发，人们发明了飞机，飞机只有迎风快速移动才能飞起来，其飞翔原理和风筝大同小异。仔细观察飞机，你会发现飞机的机翼上下两侧的形状是不一样的，上侧的要凸一些，下侧的则要平一些。
当飞机滑行时，机翼在空气中移动，从相对运动来看，相当于空气沿机翼流动，因机翼上下侧的形状不同，在同样的时间内，机翼上侧的空气比下侧的空气流过了较多的路程（曲线长于直线），也就是说机翼上侧的空气流动得比下侧的空气快。根据流动力学的原理，当飞机滑动时，机翼上侧的空气压力要小于下侧，这就使飞机产生了一个向上的升力。当飞机滑行到一定速度时，这个升力就能让飞机飞起来。
你放过风筝吗？如果放过风筝的话，你是否发现当风筝飞到一定高度，放风筝的线总是弯曲的？你知道这是为什么吗？
刚开始放风筝的时候，绳子向下垂的弧度很小，但是当风筝飞到比较高的空中时，绳子的中间部分就很明显地向下垂。这是因为绳子两头除了有风筝向上升和人手向下牵引这两个力量外，绳子本身也有一定的重量，所以，就会使绳子的中部向下垂呈现出弯曲的弧形。飘在空中的绳子越长，绳子的重量越大，地球对它的引力也就越大，形成的弧形就越明显。
还有，你知道风筝为什么会有一个长长的尾巴吗？风筝的尾巴不光是为了好看，最主要的是起到平衡作用，使风筝不会在空中打转，也不至于栽跟头！
阿基米德鉴定皇冠
故事里的大学问
公元前245年，为了庆祝盛大的月亮节，赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的皇冠。尽管做好的皇冠与先前的金子重量是相同的，但国王还是怀疑金匠掺假了。于是，他命令阿基米德鉴定皇冠是不是纯金的，但不允许破坏皇冠。
这让阿基米德十分为难。一个偶然的机会，他在浴室内洗澡时受到了启发，找到了鉴定皇冠真假的方法。他把皇冠和同样重量的金子分别放进水里，结果发现皇冠排出的水量比金子的大，这表明皇冠是掺假的。那么，你知道这是为什么吗？
真相是这样的
阿基米德能够鉴定出皇冠的真假就在于他发现了不同物体的密度是不同的。如果皇冠里面含有其他金属，它的密度会不相同，在重量相等的情况下，这个皇冠的体积是不同的。所以，当他把皇冠和同样重量的金子放进水里，结果发现皇冠排出的水量比金子的大，就可以肯定皇冠是掺假的。
阿基米德在鉴定皇冠之前，他还做了这样一个实验：把差不多同样大小的石块和木块同时放入浴盆，浸入到水中。石块下沉到水里，但是他感觉到木块变轻了。他必须要向下按着木块才能把它浸到水里。这表明浮力与物体的排水量（物体体积）有关，而不是与物体的重量有关。物体在水中感觉有多重一定与水的密度有关。
据此阿基米德提出了著名的“阿基米德定律”，即浸在静止流体中的物体受到流体作用的合力大小等于物体排开的流体的重力，这个合力称为浮力。
学习了阿基米德定律，我们可以知道物体沉浮与密度的关系，即当物体上浮时，浮力大于物体排开液体（气体）的重力；当物体漂浮或悬浮时，浮力等于物体排开流体的重力；当物体下沉时，浮力小于物体排开流体的重力。
我们知道钢铁的密度一定大于水的密度，那为什么轮船能够浮在水面上呢？这是因为船体做成了空心的，同样的体积，但是重量变小，使它排开水的体积增大，受到的浮力增大，这时船受到的浮力等于自身的重力，所以能浮在水面上。
氢气球到底能飞多高
故事里的大学问
1783年8月27日，查理发明的世界上第一只氢气球从巴黎皇宫著名的提勒里斯花园冉冉升空。在这只氢气球升到约900米的高度时，天空下起雨来，氢气球在空中停留了45分钟，飘飞了24千米，之后降落在巴黎郊外的贡尼斯村。
查理在发明了氢气球之后，又考虑用氢气球做载人飞行试验。他找到机械师罗伯特兄弟，制造了一个直径86米的氢气球。
12月1日，查理和罗伯特兄弟中的弟弟小罗伯特乘坐氢气球从巴黎市的勒斯图勒瑞斯广场升空。氢气球经过两小时的自由飘飞，飞行高度曾达650米，最后降落在43千米外的田野上。
之后，查理又乘坐氢气球上升到3000米高空，作了一次35分钟的单独飞行，他成为“在一天之内两次看到晚霞的人”。
看过这个故事后，你有没有想过，氢气球到底能飞多高呢？它是否能够一直上升呢？
真相是这样的
氢气球能升空，是因为气球里面充满了氢气，而氢气的密度比空气的密度小，所以会飘浮起来。至于它能够飞多高，这与球皮的弹性、材质以及飞行时的天气情况等因素有关。虽然我们不能准确地说氢气球到底能飞多高，不过，可以肯定的是，氢气球不能一直上升，飞行到一定的高度后，它会爆炸。
随着氢气球飞得越来越高，外部空气的气压渐渐小于球体内部的气压，气球越胀越大，最终超过球皮承受的极限，从而导致破裂。
我们小时候都玩过充满氢气的气球，拿在手里，只要一松开，氢气球就会飘向空中。这种作为玩具的普通氢气球，飞行高度非常有限，大部分超过2000米就会爆炸。如果是气象气球，飞行的高度就会很高了，可以达到海拔10千米，比珠穆朗玛峰还要高呢！
除了氢气球外，热气球也能飞上天空。热气球飞天与氢气球飞天的原理是不一样的，热气球是点燃气球内本来就有的混合气体，燃烧燃料使周围空气温度升高密度减小，从而排出气球中原有空气，使自身重力变小，利用浮力把它托了起来。
你一定吹过肥皂泡吧？一个个小肥皂泡飘在空中，在阳光的照耀下，折射出美丽的色光。不过，它飞不了多久，就开始往下降了。肥皂泡为什么会先升后降呢？
开始的时候，肥皂泡里的是从嘴里吹出的热空气，肥皂膜把它与外界隔开，形成里外两个区域，肥皂泡里面的热空气温度大于外部空气的温度。此时，肥皂泡内气体的密度小于外部空气的密度，所以它会上升。
但是随着逐渐上升，肥皂泡内、外气体发生热交换，肥皂泡内部气体温度下降，因热胀冷缩，肥皂泡体积逐步减小，它受到的外界空气的浮力也逐步变小，而受到的重力不变，当重力大于浮力时，肥皂泡就开始下降了。
