氣球敞著口竟然不會(huì)癟？這種結(jié)構(gòu)你能想到嗎｜正經(jīng)玩

聽說你的肺活量很大？

給你一個(gè)普通的礦泉水瓶和一個(gè)氣球

你能把它吹大嗎？

不僅要把氣球吹大，還要讓它敞著口也不漏氣！

這聽起來是不是有點(diǎn)離譜？

實(shí)驗(yàn)器材

礦泉水瓶、氣球、圖釘、所標(biāo)杯

實(shí)驗(yàn)步驟

把氣球塞進(jìn)礦泉水瓶里，然后把氣球的開口處翻卷過來，緊緊套在礦泉水瓶的瓶口上，確保瓶口完全密封（根據(jù)尺寸可以選擇加一根橡皮筋效果更好）。

用圖釘在礦泉水瓶的側(cè)面偏下位置，小心地扎一個(gè)小孔。

安全提示：使用尖銳物品扎孔時(shí)請務(wù)必注意安全！小朋友請?jiān)诩议L陪同下操作。

第三步：

用手堵住瓶子底部的小孔，然后對著氣球吹氣，你會(huì)發(fā)現(xiàn)氣球怎么都吹不大（反正小編這4000的肺活量是廢了）。

第四步：

松開瓶子底部的小孔，直接用嘴巴對著氣球吹氣，你會(huì)發(fā)現(xiàn)氣球很容易就被吹大。

第五步：

當(dāng)氣球吹到足夠大之后，迅速用手指堵住瓶子底部的小孔。這時(shí)候你可以松開嘴——神奇的事情發(fā)生了：氣球明明敞著口，卻沒有癟回去。把堵住小孔的手指松開，“嘶——”的一聲，伴隨著外界空氣的涌入，氣球又癟了回去，可以通過控制小孔的開閉控制氣球的放氣。

原理解說

這個(gè)簡單的裝置被稱為哈勃瓶。許多人第一次嘗試把氣球塞進(jìn)完好的空瓶子里吹時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)無論使出多大勁，氣球都只能鼓起一點(diǎn)點(diǎn)。這是因?yàn)槠孔永锏目臻g已經(jīng)被空氣占據(jù)了，當(dāng)你往氣球里吹氣時(shí)，氣球膨脹擠壓瓶內(nèi)的空氣，導(dǎo)致瓶內(nèi)空氣體積縮小、壓強(qiáng)急劇增大。這股氣壓會(huì)阻止氣球進(jìn)一步膨脹。

而 我們制作哈勃瓶的關(guān)鍵，就在于那個(gè)不起眼的小孔。

當(dāng)你沒有堵住小孔吹氣球時(shí)，氣球不斷膨脹，瓶內(nèi)原本的空氣受到擠壓，從小孔排出。這時(shí)候，你主要克服的是氣球本身的橡膠彈力，和露在空氣中吹氣球差別不大，能輕松把它吹大。

那么，為什么堵住小孔后，氣球敞著口也不會(huì)癟呢？

這就涉及到大氣壓。當(dāng)我們吹大氣球并用手指堵住小孔時(shí)，瓶子內(nèi)部（氣球與瓶壁之間）形成了一個(gè)相對密閉的空間。氣球想要依靠自身的橡膠彈性收縮回原狀，但這會(huì)使得瓶內(nèi)那個(gè)密閉空間的體積變大。根據(jù)玻意耳定律（Boyle's law），在溫度不變的情況下，一定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)與體積成反比。體積變大，瓶內(nèi)殘留空氣的壓強(qiáng)就會(huì)降低，變得比外界的大氣壓小得多。

此時(shí)，外界大氣壓順著氣球敞開的口子，作用在氣球內(nèi)部的壁上；而氣球外側(cè)（瓶子內(nèi)部）的氣壓卻非常低。正是內(nèi)外巨大的氣壓差，抵消了橡膠的收縮力，讓氣球呈現(xiàn)出一種“敞著口卻不漏氣”的狀態(tài)。把這個(gè)現(xiàn)象搬到宏觀的科學(xué)史中，就是著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。

我們?nèi)祟愐恢鄙钤诳諝庵校惺苤髿鈮簭?qiáng)。但在17世紀(jì)以前，人們并沒有大氣壓的概念。直到1643年，托里拆利通過水銀柱實(shí)驗(yàn)首次證明了大氣壓的存在。

托里拆利用水銀柱高度來測量大氣壓

1654年，德國馬德堡市的市長、物理學(xué)家奧托·馮·格里克為了向大眾直觀展示這股力量，打造了兩個(gè)直徑約36厘米的空心銅半球。他將兩個(gè)半球合攏，抽出里面的空氣。使球內(nèi)接近真空。結(jié)果，外界的大氣壓將兩個(gè)半球緊緊壓在一起，以至于需要用16匹高頭大馬才能將它們拉開。這個(gè)實(shí)驗(yàn)首次讓世人直觀地感受到大氣壓的威力。

馬德堡半球?qū)嶒?yàn)

今天，我們用一個(gè)礦泉水瓶和一只氣球，也能重現(xiàn)這個(gè)經(jīng)典的物理現(xiàn)象。雖然裝置簡陋，但當(dāng)你松開堵住小孔的手指，聽到空氣“嘶”的一聲涌入時(shí)，那種感覺，就是大氣壓真實(shí)存在的證明。

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編輯：二分 & Chocobo