参考资料：如何理解大气压强的宏观意义和微观实质

如何理解大气压强的宏观意义和微观实质

在中学物理课本中对大气压强的定义是：地球对空气也有吸引作用，因此空气也受重力。所以象液体对浸在它里面的物体要产生压强一样，空气对浸在它里面的物体也要产生压强，这个压强就叫大气压。

根据气体动理论，气体的压强是由大量作无规则运动的分子跟器壁碰撞产生的。从本质上讲，大气压也是空气分子在不停地作无规则运动产生的，但它与空气重量有密切关系。下面我们就讨论这个问题。

地球周围的大气层里，空气分子的无规则运动将使它们均匀分布于所能达到的空间，而受到重力作用而将使空气分子聚集在地面上，在这两种作用达到平衡时，空气分子在大气层内的分布是非均匀的。在地面附近空气分子的密度大，大气层顶部分子密度小。根据玻尔兹曼分布律可以导出重力场中空气分子的数密度n 按高度分布规律：

10m gh

kT n n e -=

式中m 1为分子质量、n 0为地面附近（h=0）的气体分子数密度、n 为距地面高度为h 处分子的数密度。

由止式和p nkT =，得：

100m gh

Mgh

kT RT p n kTe p e --== (1)

式中00p n kT =表示h=0处气体的压强。

111/A A m m m N M k R N R R

===，其中M 为气体的摩尔质量。 在大气中取一竖直气柱。为使讨论简单，假设气柱中各处温度相同，对（1）式微分：

0Mgh RT Mg pM dp p e dh gdh RT RT

-=-=- 由m pV RT M =，得m pM V RT

ρ==，代入上式，所以： dp gdh ρ=-

式中ρ表示空气的密度。设大气层的高为H ，大气层顶部的气体压强为零。则： 000

H

p dp gdh ρ=-⎰⎰ 00

H

p gdh ρ=⎰

式中等号左边是地面（h=0）处大气压强P 0的值；右边是地面（h=0）处到大气层顶部的单位截面积上气柱的重量。上式表明，地面处的大气压强在数值上等于地面到大气层顶部的单位面积上气柱的重量。因此，大气层某高度处的大气压强在数值上也等于该处到大气层顶部的单位面积上气柱的重量。

假如空气柱外表面形成一个固定的容器，若不考虑重力场的引力作用，即空气本身的重量可忽略不计，那么空气将均匀分布在设想的容器内，气体的重量虽然为零，但气体的压强

决定。可见大气压强并不是由空气重量产生的，这是大气压却不等于零，而是由p nkT

强产生的微观实质，但大气压强在数值上与大气的重量有密切的关系。若地球对大气没有引力，大气将不会聚集在地球表面附近，地球表面的空气密度将趋近于零，大气的压强当然也等于零。

由上面的讨论可以看出，大气的重量是大气压强存在的必要条件，大气压强产生的根本原因是由于它内部分子的运动。