科学瞎想系列之四十四 关于空气

空气对我们每个人乃至地球上的每个生物都不可或缺,但由于空气在我们生存的环境中无处不在,唾鼻可得,因此往往又容易被人们忽视,宝宝们经常用"在你面前我就是空气"来表达自己不被重视的愤慨。说到空气,相信大多数宝宝首先会想到呼吸,今天老师不想多说呼吸、雾霾、氧气、空气成分等等那些大家都熟知的破事,专门说说大多宝宝所不熟知的有关空气的那点事。

1 空气的重量。在我们居住的地球周围,有一层厚厚的大气层,大气层与外太空没有明显的极限,因此大气层的厚度也不确切。那么大气层中的所有空气的总重量大概是多少?现在老师就告诉宝宝们怎么估算。按照一般的定义,把物体放在磅秤上,物体对支撑面的压力大小就是重量,因此我们可以把地球表面认为是一个大磅秤,地球周围的空气对地球表面的压力总和就是所有空气的总重量。我们把地球看作一个圆球,地球赤道半径6378.137千米,极半径6356.752千米,平均半径约6371千米,赤道周长大约为40076千米(正如毛主席说的"坐地日行八万里"),地球表面积5.1约亿平方公里(即5.1X10^14次方平方米)。地球表面的大气压强约为0.1兆帕(即10^5次方帕),将大气压强与地球表面积相乘即为空气的总重量,大约为5.1X10^19次方牛顿,约合五千万亿吨!当然以上只是估算,事实上地球表面的大气压并不是一个常数,严格说应该是大气压在地球表面各位置的面函数对整个地球表面的积分才是空气的总重量。再者说了,关于重量的定义到现在也没有一个准谱,考虑到地球自转的离心力、地球维度的影响等,重量的定义也五花八门,不过各种定义最后的结果差别不太大,不会差出数量级。反正是估算嘛,我们就不纠结那么多了。知道了这个五千万亿吨这个数量级你还能不拿空气当回事吗?!

2 大气压强。宝宝们都知道标准大气压强约为0.1兆帕,这就意味着在一个一平方厘米的面积(约一个指甲盖的面积)上要有十牛顿(约一公斤)的压力,一个标准宝宝的身体表面积大约是2平方米,这么估算一下,宝宝们就会承受2X10^5次方牛顿(约合20吨)的压力,这岂不把宝宝们压垮吗?那为什么宝宝们丝毫没有感觉到呢?那是因为我们在不断地喘气,使得我们内外部压力平衡,也就感觉不到压力了,如果你想感觉一下内外压力的不平衡,你可以去拔罐,拔过罐的宝宝们都知道,一旦罐子拔到身上,就会鼓起一个大馒头,要知道其实罐子里面并不是真空,只是气压低于大气压,就凸出了那么大的一个馒头,如果是真空你的皮肤和肉肉就会填满大半个罐子,如果你的全身表面拔满罐子,那家伙!你就会和老师的智商一样,膨胀得炸开,撒得满地都是学问!想想很可怕,如果把一个宝宝放在没有空气的真空中,就是这么个结果。

3 空气的密度。单位体积内物体的质量叫密度,在标准条件下(0℃,1个标准大气压(1atm)),空气密度约为1.29Kg/m3。这就意味着在一个立方米的立方体内有1.29千克的空气,仔细想想空气也并不轻,我们平时拎个大空箱子,其实就相当于拎了几斤重的空气,但宝宝们除了箱子本身的重量以外,似乎并没有感觉又多了空气的重量,这是因为箱子在空气中会受到空气的浮力,受到的浮力恰好等于这一箱子空气的重量,因此你就感觉不到空气的重量了。

4 如果没有空气。如果没有空气,宝宝们可能首先想到的是没法呼吸,我们就死了,但除了这个你还会想到什么?老师就抛砖引玉一下,如果没有了空气,我们就什么都听不见了; 飞机就飞不起来了; 就没有鸟类的飞禽了; 没有大气层的保护,太阳光和许多宇宙中的有害射线就会直射地球,伤及宝宝们的身体; 地球的温差会急剧增大,许多生物(包括宝宝们将无法生存); 地球上就没有了风,无法实现地球上的冷热空气交换,进一步加大地球各处温差; 老师从事的风力发电事业将彻底完蛋; 宝宝们都必须穿上笨重的宇航服,否则就会爆裂.....按照这个思路,宝宝们就尽情地瞎想下去吧!有创意的瞎想就写在留言里。

说了这么多,宝宝们知道空气的重要性了吧?虽然我们平时都忽略了空气的存在,但看了这一期的瞎想,以后千万别再把空气当"空气"了!

原文发布于微信公众号 - 龙行天下CSIEM(gh_a8911987218e)

原文发表时间:2017-03-15

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