51.鐵絲伸長
找一根粗鐵絲,把它的兩頭分別擱在磚上。在鐵絲的一頭墊一塊玻璃,在玻璃和鐵絲之間,放一枚大頭針或縫衣針,針尖穿過一片狹長硬紙條。鐵絲的另一頭用硬物頂住,上麵再壓上重物。用蠟燭加熱鐵絲的中間部分,過一會兒。你就看到穿在針尖上的硬紙條偏轉了;吹熄燭焰,硬紙條會慢慢轉向原處。
一般物體(包括固體、液和氣體)都具有熱脹冷縮的性質。鐵絲受熱會伸長,於是壓在鐵絲和玻璃間的小針就帶著硬紙條轉動了。
52.冷水“燒”開水
在一個燒瓶裏裝上水,用酒精燈加熱,使水沸騰。拿去本來表燈,燒瓶裏的水就停止沸騰。把燒瓶拿下來,用橡皮塞塞緊瓶口,把它倒置在架子上。這時候舀一杯冷水澆燒瓶的底部,你會看到燒瓶裏的水又沸騰起來了。
原來,瓶裏的水氣遇冷凝結後,瓶內的氣壓減少,水的沸點也就降低了。據科學測定,氣壓是760毫米水銀柱裏,水的正常沸點是100℃;氣壓增加到7875毫米水銀柱時,水的沸點就是101℃。相反,氣壓減小到5288毫米水銀柱時,水的沸點降為90℃。
53.“小魚”吃“大魚”
在一個小玻璃杯中倒入清水至杯口4毫米處(把它看做“小魚”)。用一根細杆把一團柔軟蓬鬆的棉花(把它看做“大魚)一點一點地放入杯內,壓到杯底。隻要細心,可以把一團棉花全部放人杯內而不溢出一滴水。
一團棉花的體積看起來相當大,其實,棉花纖維的實際
體積很小,其他都是纖維之間的空隙。棉花浸入水中以後,大量的水都進入棉花纖維之間的空隙中去了,所以不溢出。
54.水噴泉演示裝置
實驗原理
改變兩個相互連通的環境之間的壓強,使其壓強差具備使液體上升h厘米高度的條件,即:△P=P(環境a)-P(環境b)=gh,因此,可以向一個密閉容器加壓形成高壓噴泉,也可以在一個密閉容器內減壓形成低壓噴泉。
在日常生活中,我們經常看到由於大氣壓強存在而產生的噴泉現象。如高壓噴泉:公園裏的噴水池,消防用的泡沫滅火器等。如低壓噴泉:移液管移取液體,抽水機抽水等。噴泉實驗是中學物理實驗中比較有趣的實驗之一,用來演示大氣壓強的存在。通常多是在密封的容器中進行,即噴泉演示裝置。
實驗步驟
產生高壓噴泉現象一般是在盛有水的密閉容器內加壓,而另一個環境則與大氣相通。
(1)製作材料。
玻璃瓶兩個,100毫升大針筒兩個,玻璃導管三根,帶尖嘴的玻璃導管一根,橡皮塞三個,針頭一個,礦泉水瓶兩個。
(2)高壓噴泉。
①取塑料瓶一個,橡皮塞一個,玻璃導管一根。實驗時,用手擠壓盛滿水的塑料瓶就可以觀察到噴泉現象。這是由於用手擠壓塑料瓶時,塑料瓶的體積變小,瓶內液體壓強增大,使得瓶內液體與外界空氣的壓強差不為零,瓶內液體的壓強大於外界氣體的壓強,從而將瓶內的水通過玻璃導管壓出來產生噴泉現象。
②取透明水槽一個,大的玻璃管一支,橡皮塞一個,玻璃導管一根。實驗時,將硬質玻璃管的塞有橡皮塞的一端朝下插入盛有清水的透明水槽中,可以觀察到玻璃管插入的越深,水噴的越高。這是由於玻璃管插入水中時,其下端將會受到水的壓強,上端則受到空氣給它的壓強。液體的壓強會隨著深度的不斷增大而增大,故玻璃管插入的越深橡皮塞下端受到水的壓強越大。當水與空氣之間的壓強差大於某特定值時,水將會通過玻璃導管被壓出形成噴泉。
以上兩種裝置分別利用外壓、氣壓、水壓使環境a與環境b的壓強之差△P=P(環境a)-P(環境b)≥gh,從而產生了噴泉現象。
(3)低壓噴泉。
產生低壓噴泉現象一般是盛水的容器與大氣相通。使密閉容器內產生負壓,從而形成低壓噴泉。
①取玻璃瓶兩個,帶孔的橡皮塞一個,玻璃導管兩根,100毫升大針筒一個。實驗時,用100毫升大針筒抽取玻璃瓶中的空氣,導致玻璃瓶內空氣壓強降低,而開始狀態時兩玻璃瓶之間的壓強大小相等,故此時將會有壓強差產生,當其滿足一定條件時水將會通過連接它們的導管被壓到密閉的玻璃瓶中形成噴泉。
②取透明水槽一個,大針筒一個,針頭一支。實驗時,將針頭倒插入針筒中,然後將它們整體插入水槽中,針筒的活塞一端朝上,向上迅速拉動針筒的活塞,可以觀察到噴泉現象。