一纸封喉

2022-01-18 18:39
天天爱科学 2022年2期
关键词:液面表面张力回形针

纸巾、清水、玻璃瓶、牙签。

1.将清水倒入玻璃瓶中,注意不要倒满(可以在水中加入色素以便观察)。

2.用一张普通的纸巾蒙住瓶口,并除去多余的部分。

3.小心地倒转瓶身,用牙签穿刺纸巾。

通过上面的实验,我们发现:牙签穿过纸巾进入瓶中,由于牙签的密度小于水的密度,牙签会上浮到顶部;任由牙签穿刺纸巾,在不额外施加作用力的情况下,瓶内的水始终不会倾泻下来。仅凭一张小小的纸巾就锁住了一瓶水,这结果实在有点儿令人费解。

我们已经认识了液体的表面张力——牙签穿刺纸巾后,虽然出现了一个小孔,但水的表面张力仿佛给纸巾上的小孔覆盖了一层“水膜”,与纸巾一起形成一道“屏障”,此时外界空气对纸巾向上的压力等于水瓶内的空气、水对纸巾向下的压力及纸巾自身的重力之和,于是出现了“纸巾托水”的现象。在不额外施加作用力的情况下,瓶口不会“决堤”。

液体的表面张力单位用N/m表示,如水的表面张力为0.0728N/m(20℃)。

影响液体表面张力的因素比较多,比如:有机液体的表面张力都比水小;无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大得多;分子量大,表面张力也大;温度升高,表面张力会随之减小;而压力和表面张力则没有关系……

回归日常生活也许更有助于理解本期实验的主题。文章开頭提到的“端不平一碗水”,是指在盛满水的碗里放入金属回形针和小木块的小实验。

由于表面张力的存在,碗里的水满而不溢,液面呈凸状。小木块依靠水的浮力漂在液面的最高处(碗的中心),而回形针则靠水的表面张力漂在液面的最低处(碗的边缘)。液面有凹凸,这碗水肯定是端不平了。果然,有生活的地方一定有科学!

如果只倒半碗水,金属回形针和小木块会“游”向别处吗?动手试一试吧!

两块干燥的玻璃放在一起很容易分开,往玻璃之间加点儿水为何结果会大不一样?

这是因为:两块干燥的玻璃中间有一定的缝隙,空气能进入,内外气压相等,所以玻璃容易分开。如果往玻璃缝隙里加水,就把空气赶跑了,缝隙里的气压变低,外面的大气压会将两块玻璃牢牢地“粘”在一起。

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