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第二章 力学 第十一节 大气压

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在人活动的周围有空气存在,这是古代中国人早已知道的事实。但是,要人们认识到大气有压力,却并非是一件容易的事。尽管在生产生活中他们已有许多发现和利用大气压的实例,但是真正认识到大气压的存在却是很晚的事了。

在科学技术上称为“虹吸管”的东西,古代人称它为“喝鸟”、“过山龙”。实际上,它就是一根弯曲的空心竹筒。只要在开始时将该竹筒造成局部真空,插入水池中,竹筒就能将池水引上岸,这是对大气压存在的证明之一。早在西汉初期,汝阴侯夏侯灶(公元前?-前165年)墓中的竹简就曾记述,这样的一根封闭竹管使井中之水自汲而上。接着,东汉宦官张让(公元?-189年)曾命其“掖庭令”毕岚造喝鸟,以便将路边沟渠之水引至路上,用以喷洒路面,“以省百姓洒道之费”(《后汉书》卷七八)。大约从北魏开始,古代的一种计时器铜壶滴漏上开始使用喝鸟,以便将上壶水引至下壶。显而易见,当时人们已以多种方式利用了大气压的作用。再如,人们创造的喝鸟隔山取水的灌溉法。唐代杜佑对此记述道:

以大竹筒雄雌相接,勿令漏泄,以麻、漆封裹,推过山外。就水置筒,入水五尺。即于筒尾取松桦干草,当筒放火。火气潜通水所,即应而上。(《通典》一五七卷)

杜佑在此记述了制造虹吸管的材料、方法。所谓“以火气潜通水所”,用现代话说,就是给竹筒内的空气加热,使其膨胀后而造成局部真空。其中,未曾述及的一点小诀窍是,加热后,要在竹筒出水端用干草烬泥封固。过一、二个时辰之后,竹筒内空气冷却了,再拔开干草烬泥,水立即就流出来了。当然,这个记载还缺少一个很重要的物理事实,虹吸管入水处与其弯曲顶端的高度差不得超过一个大气压所容许的高度,即不得超过9.8米。应用喝鸟,可以引水过山,灌溉土地。在军事上,也有重要意义。宋代曾公亮在《武经总要·前集》卷六《寻水泉法》中对此也作了详细的记载。

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