(精)大气压的变化.pptVIP

我们身边的大气压 制作人：物理系一班 冯育楠 陈禹润 白雪 邸玉娜 常琳 单虹 半杯本实验情况 将杯内分别注入大约9/10 2/3 ? 1/3 容积的水 取不同薄片作实验，每一种薄片都分别盖在盛水不等的杯口，倒置后观察发生的现象。 用有机玻璃版盖在杯口，按紧倒置后只有9/10杯水　 较易作到板不落水不洒，其它情况难以出现上述结果，并且杯内水越少，实验越难作成。若把有机玻璃板再擦上机油，9/10杯水也很难出现上述现象 　 改用三合板、旧唱片、纸箱板分别盖在上述盛水不等的水杯口，倒置后均能实现板不落，水不洒，水再减少，实验也就越加困难。 　　 换用厚塑料纸、薄塑料纸、厚纸片、薄纸片等软质薄片，分别盖在盛水不等的杯口，倒置后均能实现板不落水不洒，只是薄塑料纸、薄纸片容易被水杯抽入杯内。 返回 对“半杯水”倒置托片不落现象的种种解释 　 一种解释认为，托板受到上下两方面的压力，托板下部由该处大气压强提供，上部除了气体产生的压强之外，另有水柱产生的压强，因此，上面的压强大于下面的压强。托板不落是因为托板还受到水向上的粘滞力的作用及四周表面张力的作用。 　　 关于粘滞力的作用，它只能通过与器壁接触层才能起作用，设水杯呈圆柱形．高约0.12m，内径约0.06m。就1／2杯水来分析，器壁与接触层相互间的粘滞力为： 　　f=ηs＝η·πDh 　　=(1.14×10-2)×(3.14×0.06×0.12／2) 　　≈1.9×10-4(牛) 　　 这个力仅相当于0.0l9g水的重量，而半杯水大约有160g。显然粘滞力的影响微不足道。至于表面张力，它的作用只能通过杯口才能发挥，暂且不谈水与杯口吸附力的制约。单就表面张力而言，它能提供的向上的最大合力为： 　　F=al=aπD 　　=(73×10-3)×3.14×0.06 　　≈1.4×10-2(牛) 　　 这个力连托片自身也难以维持。可见，把托板不落归结为粘滞力和表面张力是站不住脚的。其实，这个问题我们完全可以不去计算而直接推理判断它的正误。设想如果维持半杯水不落的原因是粘滞力和表面张力的作用，那么，水杯倒置后拿开托片，水也不会从杯内骤然洒落，这显然与事实不符。 返回 下一页 还有一种解释认为分子引力在起作用。众所周知，流体本身最显著的特点之一就是它的流动性。之所以流动正是因为构成流体的分子结构松驰，相互引力很小，才使得整体无固定形状，因此依靠引力来平衡自身的重量是不可能的，更何况杯内水柱上表面没有受到任何向上的拉力。 　　 在用有机玻璃板作实验时，板面光滑平整，与杯口接触严紧，按紧倒置过程中水一般不会外流，若封存空气在1／10容积以内，倒置后一般能实现平衡。但仔细观察，玻璃板与杯口之间总会出现较小的离缝。若用手从下向上顶玻璃板，可感觉到狭缝的存在，这说明杯内水柱已下移，上部气体密度已减小，由于大气压相当于10米高水柱产生的压强，而杯水一般不足0.1米高，故上部空气密度只需减小1%就能维持水和托板不落。 　 有人会说：既然托板和杯口可以离缝，若杯内空气封存得多，离缝大些不就照样实现平衡了吗？不行，离缝的大小还受到表面张力的制约。杯口与托板间的离缝呈如图形态。狭缝过大，水的表面层曲率减小，内向收缩力减小，水就可能破面而出。因此，只要控制倒置过程水不外流，要实验成功，杯内封存在的空气就不能太多。 　　用三合板、旧唱片、纸箱板等作实验，由于杯口与板接触不太严紧，加之这些材料与水的浸润作用良好，在倒置过程中往往有少量水外流，这样就造成杯内气体压强的较大减小，出现1／3杯水倒置后仍不外流的现象。用上述材料作实验还可以发现，水与板的浸润性越好，实验越容易成功。尤其是纸箱板，自身的渗水作用就足以使1／3杯水实现平衡倒置。当然，在这种情况，如果水的外流很少，仍会出现离缝来调整杯内气体的压强。 　　 用软质薄片作实验，手在按着薄片倒置过程中已使薄片向杯内凸入，倒置后随着杯口上下压力平衡的需要，它会自动调节凹凸程度实现平衡，它的调整范围远大于硬质托片，封存气体的能力最大。 上一页 返回 水杯倒置实验的研究 满杯水实验情况 半杯本实验情况 对“半杯水”倒置托片不落现象的种种解释 返回主页 满杯水实验情况 取一满杯水，分别用不同薄片覆盖杯口，观察水杯倒置后的情况。 　　 用有机玻璃板、塑料板、三合板、旧唱片、纸箱板等硬质薄板，