「吸星大法」真的存在啊!你只需要2個氣球
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之前我們聊了為什麼泡沫逃脫不了破滅的命運(點我查看為什麼)。泡沫破裂和液體的表面張力有關。
實際上,任何緊繃的膜都具有表面張力。這種表面張力有時候會帶來反常識的現象。
比如,你能猜到今天我們的實驗的結果會是什麼樣的嗎?
關鍵概念
表面張力、楊-拉普拉斯公式
材料和工具
2個氣球
1根吸管
操作步驟
操作很簡單。
1. 把兩個氣球分別吹大,一個要比另一個更大。
2. 捏住氣球的開口,防止漏氣,然後把兩個氣球用吸管連起來。
注意:在連吸管的時候,不要鬆開氣球的開口,不然實驗就沒效果了。
3. 同時鬆開兩個氣球的開口,使2個氣球實現連通。觀察一下,會發生什麼事?2個氣球會不會變得一樣大呢?
實驗原理
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沒想到吧,2個大小不同的氣球竟然不會實行「平均主義」,大的氣球居然會越變越大,把小氣球的氣都吸走了。這是怎麼回事?難道大的氣球會「吸星大法」嗎?
這並不是什麼巫術,而是一個物理學規律。決定這個規律的,就是一種叫做楊-拉普拉斯的魔法,哦不公式。
根據楊-拉普拉斯公式,膜包裹的球狀物體的內外總是存在一個壓力差。在表面張力一定的情況下,決定這個壓力差的就是球的半徑。
超綱警報。楊-拉普拉斯公式。德爾塔p是膜兩邊的壓力差。γ 是膜表面張力。R是球體半徑。
在表面張力不變的情況下,球的半徑越小(球越小),那麼球體內部的氣壓就會越大,它們之間存在反比關係。反之,球的半徑越大(球越大),球體內部的氣壓就相對更小。
當然了,變大的氣球的表面張力會發生變化,但是變化速度並沒有半徑的變化更快。
當一大一小的兩個球體內部可以實現連通的時候,氣壓大的地方的氣體就會跑到氣壓小的地方去。這麼一來,大的球越變越大,內部氣壓卻越來越小,而小的球越變越小,而內部氣壓越來越大,最後只能大的恆大,小的恆小了。我們的實驗就是這麼一回事。
楊-拉普拉斯公式可以用在許多地方,比如越細的管子里液面越高(毛細現象)就是因為這個原理。
大的泡泡會吞掉小的泡泡,也是因為這個原因。
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胡
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若水
圖片及參考資料來源:mit, wikipedia
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