空氣具有質(zhì)量。做功可以改變氣體的內(nèi)能:氣體壓縮做功,溫度升高;氣體膨脹做功,溫度降低。
工具與材料
打氣筒,天平。 五色透明的塑制飲料瓶(1.25升),自行車內(nèi)胎,鐵質(zhì)墊圈,自行車氣門,酒精,卡紙,支架。
活動(dòng)過程
一、制作可充氣密閉瓶
1.在塑制飲料瓶的瓶蓋中央開一孔,孔徑大小恰好能使氣門身穿人。
2.用自行車內(nèi)胎剪制4個(gè)密封圈[圖1—1-41—1(a)中的2、3、5、6],其中密封圈2比瓶蓋4的內(nèi)徑大2—3毫米,密封圈3比瓶蓋4的內(nèi)徑/J、2—3毫米。
3.按圖1—1-41—1(a)所示,將瓶蓋、自行車氣門、密封圈、鐵質(zhì)墊圈組裝起來(各螺母要旋
緊,且瓶蓋接口處要進(jìn)行良好的密封)。
1.氣門身;2,3.5,6.密封圈;4.瓶蓋;7.鐵質(zhì)墊圈;8.氣門身螺母;9.氣門芯及小橡皮管;10.氣門芯固定螺母
4.將裝配好氣門的瓶蓋[圖1—1-41—1(b)]旋到飲料瓶上,即成一可充氣的密閉瓶。
二、驗(yàn)證空氣有質(zhì)量
1.把可充氣密閉瓶置于天平左盤,右盤加砝碼,使天平平衡,稱得其質(zhì)量為ml。
2.用打氣筒往密閉瓶內(nèi)打氣10余次后,將瓶置于天平左盤,往天平右盤加砝碼,使天平再次平衡,稱得其質(zhì)量為m,。
發(fā)現(xiàn)打氣后的密閉瓶的質(zhì)量大于未打氣時(shí)的質(zhì)量,即m,>m,。
上述現(xiàn)象說明空氣有質(zhì)量,且密閉瓶打氣前后的質(zhì)量差即為打人瓶內(nèi)的空氣質(zhì)量。
三、氣體絕熱壓縮,溫度升高
1.如圖1—141-2所示,用打氣筒向可充氣密閉瓶內(nèi)打氣。
2.另一人用雙手觸及飲料瓶瓶壁,感覺溫度的變化。
當(dāng)往瓶內(nèi)打幾次氣后,觸及瓶壁的雙手明顯感到瓶內(nèi)氣體溫度升高。
四、氣體絕熱膨脹,溫度降低
1.往飲料瓶內(nèi)注人少量酒精,稍稍搖晃使飲料瓶內(nèi)壁濕潤,旋上帶氣門的瓶蓋。
2.用打氣筒往瓶內(nèi)打氣10余次,拔去瓶蓋上的氣門芯,觀察現(xiàn)象。
發(fā)現(xiàn)被壓縮的氣體突然膨脹(可看作絕熱膨脹),而且瓶內(nèi)有“白霧”出現(xiàn)。當(dāng)手指在瓶口處觸及白霧狀氣體的時(shí)候,可感到其溫度較周圍環(huán)境溫度低。
這說明瓶內(nèi)氣體絕熱膨脹時(shí),因?yàn)閷ν庾龉Γ瑑?nèi)能減少,故溫度降低。
五、演示反沖運(yùn)動(dòng)
除去飲料瓶底墊,在瓶身上附加一導(dǎo)向翼(圖1—1—41—3)。
2.往飲料瓶內(nèi)注入清水,約占瓶容積的1/4—1/3。
3.旋上帶氣門的瓶蓋后往瓶內(nèi)打氣10次左右,把瓶倒置在支架上,拔去氣門芯,觀察現(xiàn)象。 發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)氣體及貯水高速向下噴出。由于反沖作用,瓶身沖天而起,高度可達(dá)10米以上。
說明與延伸
1.在用可充氣密閉瓶完成各實(shí)驗(yàn)的過程中,瓶蓋與瓶口、氣門芯螺母與氣門身等處一定要旋緊,也可以用細(xì)鐵絲固定牢。已充氣的密閉瓶的瓶口及氣門芯不要對人體,瓶子的充氣量要適度,以免瓶蓋(尤其是氣門芯)在高壓氣體作用下沖出,造成傷害事故。
2.夏季,空氣濕度大,演示“‘氣體絕熱膨脹,溫度降低”時(shí),即使不往瓶內(nèi)注入酒精,現(xiàn)
象也很明顯(為增加可見度,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用無色透明的飲料瓶,并在瓶后加一黑色背景)。且往瓶內(nèi)打氣后,還可發(fā)現(xiàn)原來:廠燥的瓶內(nèi)壁上出現(xiàn)水滴,從而可作為水蒸氣加壓后液化的演示。