11.硬币在水里会变湿吗
通过之前我们所做过的一些实验,我们可以发现,我们四周的空气对所有与它有接触的东西都有较大的压力。下面我们通过描述一个实验来生动形象地向你证明物理学家所说的“大气压”的存在。
首先我们准备一个浅碟子,在这个浅碟子里放一枚硬币,然后加水,将这枚硬币没入水中。实验规则就是要求不弄湿手指,也不能把水倒出来,仅用手把硬币拿出来(图40)。“这怎么可能做到呢?根本就是不可能的啊。”你或许会这样说。但是如果你是这样认为的,那么你就错了,下面我们就用实验来验证吧。
图40
实验需要准备一个杯子、一张小纸片。实验规则就是在杯子中点燃这张小纸片,当小纸片快要烧尽的时候,你把这个杯子倒扣在碟子里,紧紧地挨着硬币,但是杯子不罩着它。过了一段时间,杯子中的小纸片快要燃烧熄灭了,而杯子中的空气也开始冷却了。这时候你会发现随着杯子里的空气逐渐冷却下来,水就像是被杯子吸住了一样,过不了多久所有的水都聚集在了杯子里,实验做到这里,你就会发现碟子底也露了出来。
你需要耐住性子等一会儿,等碟子中的湿硬币变干,你就可以用手把硬币拿起来了。
这个现象的原因非常简单。当杯中的空气烧热之后,它会像所有被加热的物体一样,迅速膨胀起来。由于空气的膨胀,一部分空气就会被排到外边去,当小纸片燃烧殆尽,杯子里的空气随着温度的降低,体积开始缩小,此时杯子中的空气就不足以维持它在冷却状态时与杯外边平衡的大气压力,因为杯子里的空气被排出一部分,所以杯子下的水面每一厘米受到的压力要比没有杯子罩住时小得多。也就是因为这样,外边的水才会被杯子内外的气压差压迫着涌入杯中。事实上,水并非是被杯子“吸”过去的,而是从外面挤压进去的。
当这个实验结束了,你或许就会明白发生这一系列现象的原因是什么了,你也会明白,在这个实验中,纸片和酒精棉并不是必需品,你也可以烧些别的东西,只要它是能够燃烧的就行。你也可以用开水涮杯子,实验同样可以圆满完成。你只需要加热杯子里的空气就行了,至于加热空气的方法,这里并没有限制。
下面我们来介绍一种简单的办法做这个实验,你在一个茶碟里倒一些茶,并将茶事先冷却好。当你喝完茶以后,趁着茶杯的热度还在的时候,快速将它倒扣在茶碟上。一分钟过后,你会惊奇地发现茶碟里的茶全都流进杯子里面了。