在書上看到這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn),書上說(shuō)這是一個(gè)謎題,其實(shí)可以用現(xiàn)在的物理學(xué)已有的知識(shí)來(lái)解釋。
原題是這樣的,用一條透明的塑料管,在管子的一頭接上一個(gè)漏斗,并將其接在1m左右的支架上,將另一頭接在一個(gè)圓柱體物體上,并繞5~6圈,注意不可以折管,要保持管的暢通,更值得注意的是,漏斗一端的水平高度大于另一頭出口的高度,然后從漏斗的那一頭放進(jìn)水。會(huì)發(fā)現(xiàn),漏斗一端的水平很高時(shí),遠(yuǎn)高另一端的水平線,水竟然不會(huì)從另一端流出來(lái)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)以謎題的形式刊登在書上,大家都認(rèn)為很難解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn),其實(shí)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,首先值得注意的是螺旋管中的空氣。假如沒(méi)有空氣,將不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn),要從氣體壓縮的知識(shí)入手,我們知道氣體壓縮產(chǎn)生了內(nèi)能,而內(nèi)能是由分子勢(shì)能和分子動(dòng)能組成的。壓縮氣體使分子間的距離減少,水管中水的重力對(duì)氣體做功,一部分表現(xiàn)為分子動(dòng)能,以熱量的形式與外界進(jìn)行能量交換,另一部分以分子勢(shì)能的形式存在,根據(jù)能量守恒定律,高水平的水就不能穿過(guò)帶有空氣的螺旋管,當(dāng)然氣體的分子勢(shì)能也有限,當(dāng)具有更高的重力勢(shì)能的水可以從中通過(guò)。
中學(xué)生科技網(wǎng) http://m.lgmparts.com 分子勢(shì)能在自然條件下恢復(fù)需要能量,假如沒(méi)有分子勢(shì)能,氣體將被無(wú)限壓縮,而不會(huì)恢復(fù)原來(lái)的體積這并不符合實(shí)際的現(xiàn)象。
這在工業(yè),生活上很有應(yīng)用價(jià)值的。保證管道運(yùn)輸?shù)膲毫ψ銐?,必須排盡管道中的氣體,才能保證運(yùn)輸?shù)捻樌?。分子?shì)能還廣泛運(yùn)用在汽車上有人們熟知的安全氣囊,還有氣囊懸掛系統(tǒng),氣囊起到一個(gè)反沖的作用,從微觀意義上講,就是壓縮做功與分子勢(shì)能的轉(zhuǎn)化。在小的時(shí)候我曾玩了一個(gè)游戲,在一個(gè)空的玻璃瓶中,放入一個(gè)點(diǎn)燃的鞭炮,瓶不會(huì)破,而在一個(gè)相同的玻璃瓶中,加入水,再放入一個(gè)鞭炮,瓶就會(huì)破,當(dāng)然這樣很危險(xiǎn),希望大家不要模仿。當(dāng)時(shí)只是好玩,并不知道其原理,水的分子勢(shì)能變化小,氣體變化大,從另一個(gè)意義上說(shuō)明了,分子勢(shì)能起緩沖作用。
在微觀世界有太多的人類未知,有待你我發(fā)現(xiàn)。在生活中觀察現(xiàn)象,從現(xiàn)象中認(rèn)識(shí)本質(zhì),從本質(zhì)中思考科學(xué),相信你一定能成功!
作者: 冷博文 廣西桂林全州高中