气体压强的趣味演示

2016-04-19 08:02孙建清
知识窗·教师版 2016年3期
关键词:瓶内瓶口纸杯

孙建清

在中央电视台综合频道《挑战不可能》节目中,有一期的任务是“想办法把一个去壳的熟鸡蛋完整地放入广口瓶(瓶口直径比鸡蛋小)”。参与者先尝试直接用手把鸡蛋挤压进广口瓶,结果鸡蛋被压碎,任务失败。许多参与者都对此毫无办法,最后公布的解决方法是:将蘸了酒精的棉花点燃后,扔进广口瓶,把鸡蛋放在瓶口,过了一会儿,只听见“砰”的一声,鸡蛋就掉入瓶内。

这是一个气体压强的演示实验:鸡蛋封住瓶口后,棉花的火苗因缺氧而熄灭,瓶内空气温度逐渐下降,压强逐渐减小,瓶内空气压强小于外界大气压强,当压强差达到一定程度时,鸡蛋就会被吸入瓶内。

受到这个节目的启发,笔者经过深入思考和分析,改进和完善了这个实验,使用了更为简单和环保的材料、更易操作的方法,使鸡蛋不仅能完整地进去,还能完整地出来,整个实验过程非常有趣,实验效果更加明显。

一、实验器材

笔者准备了一个广口瓶、一个去壳的熟鸡蛋、一个纸杯(去掉杯底,侧面开一个观察口)、一瓶开水、一瓶自来水。

二、实验演示

1.吸蛋

笔者向广口瓶中倒入半瓶开水,晃动几下后再倒掉开水,然后把鸡蛋放在瓶口,可以看到鸡蛋被慢慢地吸进瓶内,如图1所示。

2.吐蛋

首先,笔者向广口瓶倒入自来水,瓶子冷却后再把水倒掉;其次,笔者把去底的纸杯倒放在桌上,再将广口瓶倒放在纸杯上,鸡蛋由于重力的作用滑到瓶口,轻轻拨动鸡蛋使它封住瓶口;最后,笔者把开水缓缓地浇在广口瓶底,通过纸杯侧面的观察口可以看到鸡蛋慢慢地滑出来,如图2所示。

三、实验原理

1.吸蛋

开水倒掉后,瓶内的空气温度大大高于外界温度,鸡蛋放在瓶口,使得瓶子处于密封状态。根据气态方程PV=nRT,被密封的空气体积V基本不变,随着瓶内空气温度T的下降,压强P逐渐减小(小于外界大气压),鸡蛋在自身重力以及内外空气压力差的作用下缓缓被压入瓶内。

2.吐蛋

倒入自来水后,瓶子的温度迅速下降至与外界相同;倒掉自来水,瓶子倒置,瓶内鸡蛋堵住瓶口,起到了密封瓶子的作用。根据气态方程PV=nRT,被密封的空气体积V基本不变,开水浇在广口瓶上,瓶内空气温度T升高,压强P增大(大于外界大气压),鸡蛋在自身重力以及内外空气压力差的共同作用下慢慢滑出瓶子。

四、注意事项

为了保证实验的顺利进行,我们要注意以下三点:第一,为确保鸡蛋能密封瓶口,使它不漏气,鸡蛋在放到瓶口之前一定要放在水里,以保持其表面湿滑;第二,吸蛋时,最好用刚烧好的开水,开水倒掉后要迅速放上鸡蛋,以保证瓶内外空气温差足够大,提高实验的成功率;第三,吐蛋时,要控制好浇开水的水流,水流略微慢一点,鸡蛋就会缓慢地滑出,便于学生从容地观察整个实验过程。

本实验制作简单、操作方便、效果明显且新奇有趣,可以作为高一物理绪论教学的引趣激疑的演示实验,也可以作为气态方程教学的定性演示实验!

(作者单位:浙江省衢州第一中学)endprint

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