大气压一般是多少？大气压是什么？

大气压(Atmospheric pressure)，又称大气压强，简称气压，是指单位面积上承受大气柱的重量。气象上常用毫巴或水银柱高度的毫米数表示。一个标准大气压力是1013.2毫巴，或相当于760毫米高的水银柱。大气压的国际制单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa 。气象学中，人们一般用千帕（kPa）、或使用百帕（hpa）作为单位。其它的常用单位分别是：巴（bar，1bar=100,000帕）和厘米水银柱（或称厘米汞柱）。23

大气压从空气分子运动观点出发，它是空气的分子运动与地球重力场两者综合作用的结果。在这综合的作用下，许多空气分子在每瞬时平均对单位面积的平面所施的撞击力就表现为气压。空气分子密度大的地方，也是空气分子平均动能大的地方，因此，撞击力就大，故气压也大。2

1643年，“托里拆利实验”，成功测出了大气压，之后的1654年，马德堡半球实验中，若把半球的空间抽成真空，就需再用十六匹马才能拉开，它证明了大气压的存在和威力。57大气压与人们日常工作和生活息息相关，比如气象学家利用大气压的变化来预测天气，在食品工业中，可以通过降低气体压力形成真空来延长保质期等。89

概念

含义

大气压是指单位面积上承受大气柱的重量，气象上常用毫巴或水银柱高度的毫米数表示。一个标准大气压力是1013.2毫巴，或相当于760毫米高的水银柱。因离地愈高，气压愈低，故可根据气压在垂直方向上的变化测算高度。在水平方向上，气压的差异能引起空气的流动，从空气分子运动观点出发，大气压是空气的分子运动与地球重力场两者综合作用的结果。2

常见单位

大气压的国际制单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa 。气象学中，人们一般用千帕（kPa）、或使用百帕（hpa）作为单位。其它的常用单位分别是：巴（bar，1bar=100,000帕）和厘米水银柱（或称厘米汞柱）。23

相关概念

标准大气压

在物理学中，把纬度为45度海平面（即海拔高度为零）上的常年平均大气压力规定为1标准大气压（atm）。此标准大气压为一定值。其值为 1标准大气压=760毫米汞柱=1.033工程大气压=1.0133×10的5次方帕=0.10133MPa。10

大气压的单位有毫米和毫巴两种：以水银柱高度来表示气压高低的单位，用毫米（mm）。例如气压为760毫米，就是表示当时的大气压强与760毫米高度水银柱所产生的压强相等。另一种是天气预报广播中经常听见的毫巴(mb)。它是用单位面积上所受大气柱压力大小来表示气压高低的单位。1毫巴=1000达因/平方厘米(1巴=1000毫巴)。因此，1毫巴就表示在l平方厘米面积上受到l000达因的力。气压为760毫米时相当于1013.25毫巴，这个气压值称为一个标准大气压。10

真空

真空理论认为，在给定的空间内低于一个大气压的稀薄气体状态，称为真空状态。与通常的大气状态相比较，真空状态主要有下述两个基本特点。11

(1) 真空状态下，气体压力低于一个大气压。因此，地球表面的各种真空容器必将承受到大气的压力，显然，压力差的大小由容器内外的压力值决定。由于作用在地面上的大气压约为101325N/m2，当容器内压力很小时，则容器所承受的压力可达到一个大气压。11

(2) 真空状态下，单位体积的气体分子密度小于大气压下气体分子密度。因此，分子之间、分子与电子、离子等其他物质之间，以及分子与容器壁等各种表面之间相互碰撞次数相对减少，气体分子的平均自由程 (气体分子连续碰撞之间飞行距离的统计平均值)增大。11

绝对压力与相对压力

直接作用于容器或物体表面的压力，称为“绝对压力”，绝对压力值以绝对真空作为起点，符号为 PABS。用压力表、真空表、U形管等仪器测出来的压力叫“表压力” (又叫相对压力)，“表压力”以大气压力为起点，符号为 Pg。相对压力又称为表压力，压力仪表显示的压力就是表压力(相对压力)，是指设备内部某处的真实压力与大气压之间的差值。12

三者之间的关系是：PABS=B（大气压）+ Pg，压力的法定单位是帕(Pa)，大一些单位是兆帕(MPa)=106Pa。12

在旧的单位制中，压力用 kgf/m2(公斤/平方厘米) 作单位，1gf/cm2=0.098MPa。12

表压(相对压力)单位：MPa(G)，绝对压力单位:MPa(A)。12

绝对压力量测使用的压力仪表叫做绝压表，在大气中，不加任何压力时，仪表指示仪表所在地的大气压(此为变量，根据仪表所在地的海拔决定指示的数值，当力值为绝对真空时仪表的读数为零，绝对压力不存在负值。12

发现历程

17世纪，意大利物理学家伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）发现一台抽水机至多能把水抽10米高，无论怎样改进抽水机，也不能把水抽得再高了。伽利略设想，可能是因为自然界害怕真空是有限度的，这个限度可以用水柱的高度量出来。13

1643年，埃万杰利斯塔·托里拆利(Evangelista Torricelli）在佛罗伦萨做了著名的“托里拆利实验”，成功测出了大气压，即76cm高的汞柱能够产生的压强，它的实验否定了亚里士多德的自然界“厌恶真空”的说法，确证了“空气海”理论，托里拆利成为首位测量出大气压数值的科学家。5

1654年，马德堡市长奥托·冯·格里克（Otto von Guericke）于罗马帝国的雷根斯堡 (今德国雷根斯堡)进行的一项科学实验，充分证明了大气压的存在，更证明了大气压的强大，这个实验也叫马格德堡半球实验。7

形成原理

微观

从微观上来看，大气压产生的原理可以通过分子动理论解释。由于气体是由大量无规则运动的分子组成，这些分子会不断地与周围的物体发生碰撞。每次碰撞，空气分子都会给予物体表面一个冲击力，大量空气分子持续碰撞的结果就体现为大气对物体表面的压力，从而形成大气压。同时，单位体积中含有的分子数越多，相同时间内空气分子对物体表面单位面积上的碰撞次数也就越多，产生的压强也越大。14

宏观

从宏观上来看，大气压的产生与重力和空气的流动性有关。由于地球对空气的吸引作用，空气在地面上受重力的作用，从而产生了垂直向下的压力。这时，需要有物体或地面来支持这些受到压力的空气。这些支撑着大气的物体和地面就会受到大气压力的作用。单位面积上受到的大气压力就是大气压强。此外，地球上的空气密度并不是均匀的。靠近地表的空气密度较大，压强也较大。而高层的空气稀薄，密度较小，压强也较小。这与气体压强的微观解释相一致。14

测量方法

实验测量

大气压的测量方法很多，通常是采用力平衡的方法，另外还有谐振式和气体式等。常用的测压传感器主要有利用液体压平衡原理的水银气压表，利用弹性力平衡的空盒气压表（计）、电容式空盒气压传感器、差动变压式空盒气压传感器、振弦式空盒气压传感器、硅压阻气压传感器，应用谐振方法的振筒式压力传感器、石英谐振和硅谐振式压力传感器等。1516

以经典托里拆利的实验为例，它是这样进行的：先将一根长度为1米的玻璃管灌满水银，然后用手指顶住管口，将其倒插进装有水银的水银槽里。当他放开手指后，可以看到管内部顶部的水银下落，留出一片空间，而下面的部分则仍然充满水银。为了进一步证明管中水银面上部分确实是真空，托里拆利进行了改进。他在水银槽中将水银面以上直到缸口注满清水，然后缓缓提起玻璃管。当玻璃管的管口提高到水银和水的界面以上时，管中的水银迅速泻出，同时水向上冲入管中，直到达到管的顶端。由此可见，原先管内水银柱以上部分确实是空无所有的空间。水银柱和现在的水柱都不是被真空力所吸引住的，而是被管外水银面上的空气重量所托住的。17

计算测量

由于气体分子沿各个方向运动的概率是相等的所以在同一处向各个方向的压强是相同的。由理想气体状态方程 pV=vRT(v为摩尔数，R为普适气体常量)，因v=N/Na(N表示体积V中的气体分了总数，Va为阿伏伽德罗常数)，并引入另一普适常量k(称为玻尔兹曼常量，k=R/Na)，可得 pV=nkT，其中n=N/V是单位体积内气体分子的个数，也叫气体分子数密度。因而我们也可以说气体压强取决于气体的分子数密度和温度。这不仅适用于一般容器内的气体压强，也适用于地球表面附近的大气压强。18

影响因素

海拔和大气压之间存在密切的关系。由于海平面上的大气压是一个标准大气压，而海拔越高，大气压强越小。19

根据实验和测量数据，海拔与大气压的之间的关系可以用以下公式表示：P0=P-ΔP，其中P0表示海拔为0时的气压，P表示任意地方的大气压，ΔP表示气压差，Δh表示与0海拔高度之间的差。19

这个公式揭示了海拔对大气压的影响：随着海拔的升高，大气压强逐渐减小。这是因为随着海拔的升高，大气层的高度也在升高，但是大气的密度并没有改变，因此大气对地面施加的压力就减小了。19

相关定律

波义耳-马略特定律

波义耳和马略特共同研究了气体的性质和压强，并在各自的实验中独立发现了气体压力与体积之间的关系。波义耳于1660年代初期开始实验，并在1662年发表了关于气体压力与体积的定律的论文。马略特在1661年发现了相同的定律，并在1669年发表了他的研究结果。他们得出 对于一定质量的气体，若温度保持不变，则气体的压力和体积的乘积为常数，即：pV=C(常数)。1120

盖·吕萨克定律

1804年8月2日，盖·吕萨克和法国化学家比奥为了研究大气现象和地磁的有关问题，亲自升到高空中去采集样品。他们用浸有树脂的密织绸布做成了一个巨大的气球，不断往气球里充进氢气，然后一同坐进气球下面悬挂的圆形吊篮里，经过他们的努力，最终提出了盖·吕萨克定律，即对于一定质量的气体，若其压力维持不变，则气体的体积与其绝对温度成正比，即：V/T=C(常数)。1121

查理定律

1746–1823期间，查理通过实验发现，一定质量的气体，当其体积一定时，它的压强与热力学温度成正比。对于一定质量的气体，若其体积维持不变，则气体的压力与其绝对温度成正比，即：P/T=C(常数)。11

阿伏加德罗定律

1811年由意大利化学家阿伏加德罗提出，对于等体积的任何气体，在相同温度和相同压力下均有相同的分子数。这一定律也可以表达为在相同温度和相同压力下，具有相同分子数的不同种类的气体占据相同的体积。在标准状态下，1mol 任何气体的体积称为标准摩尔体积，V=2.24×10-2m3mol-1，1mol 任何气体的分了数目称为阿伏伽德罗常数Na，Na=6.022x1023mol-1。11

道尔顿分压定律

道尔顿分压定律是道尔顿于1801年提出的，这是理想气体的压强遵循的一个定律，即相互不起化学作用的混合气体的总压力等于各种气体分压力之和，p=p1+p2+pn。这里所说的某一组分气体的分压力，是指这种气体单独存在时所能产生的压力。道尔顿分压定律表明各组分气体压力的独立性和线性可重叠性，上述定律可以用理想气体状态方程描述：pV=m/M.RT，式中，m为气体的质量 (kg) ; M为摩尔质量 (kg/mol) ; R为气体常数[8.3144J/ (mol.k）。11

研究与应用

研究

大气压和人体健康

气压对人体生理的影响主要是影响人体内氧气的供应。人每天需要大约750毫克的氧气，其中20%为大脑耗用，因脑需氧量最多。当自然界气压下降时，大气中氧分压、肺泡的氧分压和动脉血氧饱和度都随之下降，导致人体发生一系列生理反应。22

以从低地登到高山为例，因为气压下降，机体为补偿缺氧就加快呼吸及血循环，出现呼吸急促，心率加快的现象。由于人体（特别是脑）缺氧，还出现头晕、头痛、恶心、呕吐和无力等症状，甚至会发生肺水肿和昏迷，这被称为高山反应。气压还会影响人体的心理变化，主要是使人产生压抑情绪。例如，低气压下的阴雨和下雪天气、夏季雷雨前的高温湿闷天气，常使人感到抑郁不适。而当人感到压抑时，自律神经（植物神经）趋向紧张，释放肾上腺素，引起血压上升、心跳加快、呼吸急促等。同时，皮质醇也会被分解出来，引起胃酸分泌增多、血管易发生梗塞、血糖值急升等。22

此外，研究发现月气压最低值与人口死亡高峰出现有密切关系。有学者研究了72个月的当月气压最低值，发现48小时内共出现死亡高峰64次，出现几率高达88.9%。22

大气压与体育竞赛

海拔高度越增加，大气越稀薄，气压越低，氧的含量也越少，导致人体肺内氧分压下降，血液中的血红蛋白无法达到饱和状态，从而出现血氧过少的现象。在海拔3000米时，动脉血液中的氧饱和度仅为90％，而在8000米至8500米的高海拔上，仅有50％的血红蛋白能够与氧结合，人体内的氧储备降至正常水平的一半以下（约为45％），这时就可能危及生命。因此，一般将240毫米水银柱高（相当于8500米高度）的气压作为最低的生理界限。通常，在高度1500米（约850百帕所处的高度）以上的气压下，就能引发人体的一系列生理变化。就像朱建华在第五届全运会上创造男子跳高世界纪录一样，天气的配合起到了重要的作用，恰好适宜的气压也有帮助。那是1983年9月22日的下午5时至6时，天空非常晴朗，当时的气压接近标准大气压（约为1013百帕）。23

研究认为，大气中细微带电的物质粒子——离子在起作用。在风暴刚要到来前，空气中载有过量的正离子，因而也就载有过量的二氧化碳。而暴风雨到来后，空气中载有过量的负离子，氧的荷载也过量。二氧化碳可以使人生理上产生抑郁感，而氧是一种快效兴奋剂，可以使人知觉振奋。23

大气压与飞机飞行

一般民用飞机的飞行高度为3万至4万英尺（9000米至12000米），在3000米范围内，每升高12米，气压减少约133帕。飞机飞行时需要对机舱进行增压，使乘客可以正常呼吸，身体不会出现不适。飞行过程中，机舱会加压到相当于海拔2500米至3000米高度的气压，即0.6个至0.8个大气压。不加压到1个大气压的原因是0.6个大气压已经足够，并且人类对0.6个以上大气压具有良好的适应能力。现在的飞机生产工艺不足以让机体加压至海平面水平，同时保证机体的寿命和安全性，因为飞机每次升降都要反复进行加压与减压，导致机体反复膨胀与收缩，长期下来会造成结构疲劳，最终导致飞机解体。24

气象学

气象学家利用大气压的变化来预测天气。一般情况下，高气压区域通常天气晴朗、晴空万里，这是因为高气压区域的空气下沉，导致空气稳定，云量较少。高气压区域还会导致温度的升高，风势较弱。相反，低气压区域通常表示天气多云、阴雨连绵。低气压区域的空气上升导致气体的凝结和云的形成，湿度较大，降雨概率较高。低气压还会导致风势增强，风速加大。8

食品工业

在食品工业生产中，经常会利用气压差来创建和控制低压环境比如真空冷冻和冷藏，通过创建低压环境，可以将食品和药物快速冷冻或冷藏，保持其质量和营养价值，保持食品新鲜和延长保质期，防止食品氧化、腐败和细菌滋生。25

航空航天

在航空航天领域，如飞机、直升机和无人机等需要根据高度和气压变化来进行飞行控制和导航。航空器的高度通常以海拔高度或气压高度来衡量，这使得飞行员可以了解当前的飞行状态并采取相应的措施。此外，在高空飞行时，大气压力较低，航空器的机舱需要进行增压以提供合适的气压和氧气供乘客和机组人员正常呼吸，避免不适或危险情况的发生。24