看不见的空气在用力推
用吸管喝饮料，其实是大气把饮料“压”进了嘴里。1654 年，马德堡市长做了一个著名的实验：把两个铜半球合在一起、抽掉里面的空气，两边各用 8 匹马都拉不开。在青藏高原上用普通锅煮饭，水不到 100 °C 就沸腾了，饭也不容易熟。这些现象都和气体的压强有关。
气体的压强
物体单位面积上受到的压力叫做压强pressure：
式中 F 是压力，A 是受力面积。力就是推或拉的作用，单位是牛顿（N）：用手托起两个鸡蛋，大约要用 1 N 的力。
压强的国际单位是帕斯卡pascal，简称帕（Pa），1 Pa = 1 N/m²。帕是个很小的单位，常用千帕（kPa）。
气体为什么有压强？1.2.1 节的粒子模型说过，气体分子在不停地做无规则运动。大量分子不断撞击容器壁，每次撞击都给器壁一个很小的力，合起来就是气体对器壁的压力。单位时间内撞击的次数越多、每次撞得越重，压强就越大。气体分子向各个方向运动，所以气体的压强向各个方向都有。
大气压和气压计
地球周围的空气受重力作用，对浸在其中的物体产生的压强叫大气压atmospheric pressure。1643 年，托里拆利把装满水银的玻璃管倒插在水银槽里，管内水银下降到约 760 mm 高就不再下降了，上方是真空。这段水银柱的重力，正好由外面的大气压托住。这就是最早的气压计barometer。
- 海平面附近 0 °C 时，大气压约能托起 760 mm 高的水银柱。规定 1 标准大气压（atm）= 760 mmHg = 101.325 kPa。
- 用水银是因为它的密度大（13.6 g/cm³）。换成水，大气压能托起约 10.3 m 高的水柱。
- 海拔越高，上方的空气越少，大气压越低。
压强的单位
| 单位 | 和 1 atm 的关系 | 常用场合 |
|---|---|---|
| 帕（Pa）、千帕（kPa） | 1 atm = 101 325 Pa = 101.325 kPa | 国际单位；人教版课本多用 kPa |
| 毫米汞柱（mmHg） | 1 atm = 760 mmHg | 气压计、血压 |
| 托（torr） | 1 atm = 760 torr，1 torr ≈ 1 mmHg | 美国化学教材、实验室 |
| 巴（bar） | 1 bar = 100 kPa，比 1 atm 略小 | 天气、工业 |
| 磅/平方英寸（psi） | 1 atm = 14.7 psi | 美国的轮胎气压 |
中美课本的习惯不同：人教版的化学、物理课本都用 kPa，“标准状况”写作 0 °C、101 kPa；美国化学教材和 AP 考试更常用 atm、mmHg 和 torr，AP 公式表给出 1 atm = 760 mm Hg = 760 torr。天气预报常用的百帕（hPa）就是 100 Pa，1013 hPa 约等于 1 atm。
压强计
测量容器中气体压强的 U 形管叫压强计manometer。开口压强计的一端接气体，一端通大气：
- 气体那一边的液面低，说明气体的压强比大气压大：P(气体) = P(大气) + h。
- 气体那一边的液面高，说明气体的压强比大气压小：P(气体) = P(大气) − h。
h 是两边液面的高度差。用水银做液体时，h 的毫米数就是 mmHg 的数值。
P(气体) = P(大气) + h
气体把水银压得比大气还低，说明气体的压强比大气压大。
P(气体) = P(大气) − h
大气把水银压得比气体还低，说明气体的压强比大气压小。
h 是两边水银面的高度差，用毫米表示时就是 mmHg。判断加还是减：看哪一边把水银压得更低，那一边的压强就更大。
拖动海拔，看大气压怎样变化；也可以输入一个压强，看它换成各种单位是多少：
🔧 数学工具卡 · 单位与换算会了可以跳过
压强换算也是乘换算因子。 先写出两个单位的关系，比如 1 atm = 760 mmHg，再把它写成分数，让想约掉的单位一个在分子、一个在分母：
连换两步。 从 mmHg 到 kPa，可以先换成 atm，再换成 kPa：745 mmHg × (1 atm / 760 mmHg) × (101.325 kPa / 1 atm) = 99.3 kPa。1 atm = 760 mmHg 和 1 atm = 101.325 kPa 都是定义值，不限制有效数字。
1.50 atm 等于多少 kPa？
1.50 atm × (101.325 kPa / 1 atm) = 152 kPa。1140 是换成 mmHg 的数值。
例题 1：天气预报里的气压
天气预报说今天的气压是 1015 hPa。它是多少 kPa？多少 atm？多少 mmHg？
-
思路。 用到的换算关系：1 hPa = 100 Pa，1 atm = 101.325 kPa = 760 mmHg。每一步乘一个“分子分母相等”的换算因子，让不要的单位约掉。
-
换成 kPa。
-
换成 atm。 kPa 在分母上，约掉后剩下 atm：
-
换成 mmHg。 直接从 kPa 换算，不用取舍后的 1.002：
如果用 1.002 × 760，会得到 761.5，末位就偏了。
-
检查。 比 1 atm（760 mmHg）稍大一点，说明今天的气压略高于标准大气压，合理。1015 有 4 位有效数字，三个答案都保留 4 位。
例题 2：读开口压强计
开口水银压强计的一端连着一瓶气体。气体那一边的水银面比开口那一边低 25 mm，当时的大气压是 755 mmHg。瓶内气体的压强是多少 mmHg？多少 kPa？
-
先判断哪边压强大。 气体那一边的水银被压下去了，说明气体的压强比大气压大，要用“加”。
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求压强。 两边水银面的高度差 25 mm 就是压强差 25 mmHg：
-
换成 kPa。 760 mmHg = 101.325 kPa：
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常见错误。 不看哪边高就直接相减，得到 755 − 25 = 730 mmHg。如果是开口那一边的水银面低，气体压强才比大气压小，那时才用减法。
- 101 kPa
1 atm = 101.325 kPa，101 kPa ≈ 1.0 atm。
- 380 mmHg
380 ÷ 760 = 0.50 atm。
- 152 kPa
152 ÷ 101.325 ≈ 1.5 atm。
- 1520 torr
1520 ÷ 760 = 2.0 atm。
- 25.3 kPa
25.3 ÷ 101.325 ≈ 0.25 atm。
- 14.7 psi
1 atm = 14.7 psi。
- 1.01 bar
1.01 bar = 101 kPa ≈ 1.0 atm。1 bar 比 1 atm 略小。
- 190 mmHg
190 ÷ 760 = 0.25 atm。
- 50.7 kPa
50.7 ÷ 101.325 ≈ 0.50 atm。
常见误区
误区 1：“大气压只向下压。” 气体分子向各个方向运动，大气压向各个方向都有。马德堡半球从侧面被压紧，一杯装满水、用纸片盖住的玻璃杯倒过来，纸片被向上的大气压托住，水不会流出来。
误区 2：“1 atm 就是 100 kPa。” 1 atm = 101.325 kPa；1 bar 才是 100 kPa。两者只差约 1%，但在精确计算中不能混用。
误区 3：“托里拆利实验用的管子越粗，水银柱越低。” 水银柱的高度只由大气压决定，和管子的粗细、是否倾斜都无关：粗管里的水银多、重，但托住它的面积也大，压强不变。
即时小测
下列关于压强单位的说法中，正确的是？
1 atm = 760 mmHg = 760 torr = 101.325 kPa；1 bar = 100 kPa，约等于 750 torr。
如果用水代替水银做托里拆利实验，玻璃管至少要多长？
水的密度约为水银的 1/13.6，大气压能托起的水柱约为 0.76 m × 13.6 ≈ 10.3 m。
小结
- 压强 P = F/A，单位 Pa。气体的压强来自大量分子不断撞击器壁，向各个方向都有。
- 托里拆利用水银柱测出大气压：1 atm = 760 mmHg = 760 torr = 101.325 kPa；1 bar = 100 kPa。海拔越高，大气压越低。
- 开口压强计：气体一侧液面低，P(气体) = P(大气) + h；液面高，P(气体) = P(大气) − h。
通往 AP（以后再看）
AP 化学第 3 单元的气体计算会用到 atm、torr、mmHg 和 kPa，AP 公式表给出 1 atm = 760 mm Hg = 760 torr。AP 常要求用分子运动来解释压强：分子撞击器壁的频率和力度。这一点在 2.8.7 节的分子运动论里会讲得更完整。