G****e
发帖数: 11198 | 1 【 以下文字转载自 Football 讨论区 】
发信人: baifayu (惯看秋月春风), 信区: Football
标 题: 简单知识：空气重量、气压、温度
发信站: BBS 未名空间站 (Wed Jan 21 14:39:22 2015, 美东)
现在有些记者对于基本的物理知识不了解，用语很随便，很多是抄来抄去
人云亦云，说什么
the ball is under-inflated by 2 lbs of air...
然后传着传着就成了
the ball is under weight by 2 lbs...
让不明觉历的观众十分震惊。
我这就简单介绍一下关于空气重量、气压、温度的知识，这些都是中学物理
学过的，不过为了照应大多数普通群众，写得尽量通俗点。
(1) 一个球里的空气有多重？
用物理上的准确术语，我们应该谈“质量”而不是“重量”，比如一个人的
质量是70公斤。不过，如果本文讨论球内“空气的质量”，又容易被误解成
雾霾之类。所以，在本文就用“重量”这个大多数人能够理解的名词。
空气的重量跟温度、湿度、压强等都有关系，一般情况，普通气压下，
一立方米的空气大约重2.5 lb。
我没有仔细计算过一个橄榄球的体积，估计一下量级，球内空气大约重几十克、
最多一百克吧。
(2) 球内空气少了 2 lb 是什么意思？
既然球内空气总共才几十克，当然不会“少了”两磅空气。其实，加上球皮，
整个球都不超过一磅重。
记者所说的“空气少了 2 lb”，是“气压少了 2 lb per square inch”的讹传。
Pound per square inch, or psi, 是压强的单位，“相当于”一磅重的物体压在
一平方英寸的表面上，那种情况的压强。
球内空气少了一些，“导致气体压强也降低了 2 psi”，这才是合理的描述。
(3) 球内压强少了 2 psi 到底相当于少了百分之几的空气？少掉的空气有多重？
先看一个参照值：我们说的一个大气压，大约相当于 14.7 psi。
NFL 规定球内气压是 12.5 - 13.5 psi，难道比大气压还低？那球不就扁了吗？
不然。标注球内气压时，“零点”指的就是一个大气压，就是说，
当允许空气自由流动的时候，球内空气与球外平衡、也即一个大气压，
以此作为球内气压的零点来标注。
然后用打气筒往里注入更多空气、并且不让它跑出来，就是开始增大 psi 了。
所以，当我们说球压是 12.5 psi ，实际上球内的空气压强是
12.5 + 14.7 = 27.2 psi
如果少了 2 psi， 即10.5 psi ，那么球内的空气压强实际就是
10.5 + 14.7 = 25.2 psi
考虑百分比的话，
25.2 / 27.2 = 93%
也就是说，压强降低了7%，而不是记者说的降低了16%。
现在再来看重量降低了多少。
后面我们会讲到，在相同体积、相同温度下，气体的重量跟压强成正比。
所以，这球内空气的重量也只有规定值的93%，即少了7%。
换言之，拿这个球跟符合NFL规定的一个球比较，这个球内的空气重量
是NFL规定球的空气重量的93%。
上面说到，球内空气大约重几十克最多一百克，那么，少掉的7%的空气，
其重量不过轻了几克而已。
可见，完全可以不考虑重量上这点小小的影响。
如果有人跟你说，这球变轻了，所以扔起来很不一样，请你给他一个白眼。
但是不要吵架，呵呵。
(4) 温度变化多少才能引起这个 2 psi ？
首先，我不想在此替“人为因素”来辩解。我会等到调查结果出来以后再评论。
现在只从物理上讨论，如果没有人为因素，温度变化多少才能引起这个 2 psi 的变
化？
中学物理讲过气体的质量、体积、温度、压强之间的关系，我们简化一些，
针对现在的具体情况，我们考虑两个时间点 ----
第一个是赛前裁判检查，称为1，
第二个是事后检查，称为2，
比较这两个时间点，假设球内气体的：
质量不变(没人放气)
体积不变(形变造成的微小体积变化忽略不计)
那么，
压强和温度成正比。
用P表示压强，T表示温度，就是：
P2 / P1 = T2 / T1
上面我们已经算过：
P2 / P1 = 25.2 / 27.2 = 93%
现在要重点说说“温度”，物理上的“温度”是指绝对温度，单位是“开尔文”，
即 kelvin，温度升高一摄氏度，相当于升高一开尔文，但两者的差别在于
零点不同 ----
0摄氏度，相当于273开尔文；
-273摄氏度，相当于0开尔文，也即绝对零度，没有物体可以低于此温度。
回到上面说的压强跟温度成正比
P2 / P1 = T2 / T1
既然压强降低到 93%，也就意味着温度需要降低到 93%
T2 / T1 = 93%
如果T1是25摄氏度，
T1 = 273+25 = 298开尔文，
那么
T2 = 298 * 93% = 277 开尔文，
也即 4 摄氏度。
也就是说，在25摄氏度测到的 12.5 psi，拿到4摄氏度的环境，测到的就是10.5 psi。
这么看来，也不算太离谱？
还是我算错了哪里？ |
m********t
发帖数: 9426 | 2 讲了这么多废话
在四摄氏度的时候需要充气维持标定psi很难吗？做不到吗？
中学物理还行，就是脑子不行
【在 G****e 的大作中提到】
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: 人云亦云，说什么
: the ball is under-inflated by 2 lbs of air...
: 然后传着传着就成了
: the ball is under weight by 2 lbs...
: 让不明觉历的观众十分震惊。
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l*****e
发帖数: 4883 | 3 叽里咕噜说了一大通，先得明确两次测试时是不是在同一条件下
【在 G****e 的大作中提到】
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: 标 题: 简单知识：空气重量、气压、温度
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: 现在有些记者对于基本的物理知识不了解，用语很随便，很多是抄来抄去
: 人云亦云，说什么
: the ball is under-inflated by 2 lbs of air...
: 然后传着传着就成了
: the ball is under weight by 2 lbs...
: 让不明觉历的观众十分震惊。
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f******o
发帖数: 4689 | 4 机械或者力学系毕业的，基本功扎实。
【在 G****e 的大作中提到】
: 【 以下文字转载自 Football 讨论区 】
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: 标 题: 简单知识：空气重量、气压、温度
: 发信站: BBS 未名空间站 (Wed Jan 21 14:39:22 2015, 美东)
: 现在有些记者对于基本的物理知识不了解，用语很随便，很多是抄来抄去
: 人云亦云，说什么
: the ball is under-inflated by 2 lbs of air...
: 然后传着传着就成了
: the ball is under weight by 2 lbs...
: 让不明觉历的观众十分震惊。
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G*********s
发帖数: 6786 | 5 根本问题没说清阿
1）两队用球的压强是否同样幅度的少了？
2）压强变化对Performance是不是有显著影响？ |
m********t
发帖数: 9426 | 6 原作者也就是个高中物理老师的水平，不要期望太高
【在 G*********s 的大作中提到】
: 根本问题没说清阿
: 1）两队用球的压强是否同样幅度的少了？
: 2）压强变化对Performance是不是有显著影响？
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j***i
发帖数: 4975 | 7 无论是中文还是英文,说少了两公斤(压力)或是2lbs都是常见的.哪值得这么JJWW |
