眾所周知,“吃了吐”是一種物理現(xiàn)象......| 正經(jīng)玩
之前我們用乒乓球與水瓶做過一個泡泡沙漏
從大家的投稿反饋中
小編發(fā)現(xiàn)想達到周期震蕩的吐泡泡現(xiàn)象對乒乓球的密度要求比較嚴苛
那么今天我們換一種思路
讓水瓶吐泡泡吐得更開心
實驗器材
所標杯、水瓶、熱水、色素
實驗過程
如果我們將裝有水的瓶子倒扣在平面上時
雖然瓶口與平面接觸會有小的縫隙
不過我們知道瓶內(nèi)外的氣壓平衡會阻止水的流出
所以既不會有水出來
也不會有氣泡進去
既然氣壓可以阻止水的流出
那么稍加利用也可以吸入更多的空氣進去咯
比如如果我們將瓶中的水換成熱水
我們發(fā)現(xiàn)氣泡開始咕嘟咕嘟地向瓶中涌入
此時如果我們壓緊瓶子(小心燙手)
氣泡流會變得小而頻繁
相反如果我們稍稍將瓶子傾斜幾度
有趣的吞吐現(xiàn)象則會發(fā)生
(加入了色素方便觀察)
瓶中的水先是在瓶口處流出一小灘
然后逐漸被吸回瓶中
當溢出的水都被吸回的瞬間
會有一部分空氣進入瓶中
形成幾個大氣泡
大家也可以挑戰(zhàn)一下傾斜的最大角度
原理解說
從氣體狀態(tài)方程中我們可以知道當體積幾乎不變時,隨著瓶中溫度降低,瓶子上方的氣壓降低。瓶口處內(nèi)側(cè)的壓強為瓶內(nèi)氣壓與水壓之和,隨著瓶內(nèi)氣壓逐漸降低,瓶口內(nèi)側(cè)氣壓逐漸小于大氣壓,外部的水或者空氣就會被吸入瓶中。
和拔罐或者中學時做過的將瓶子加熱扣入水中引起瓶內(nèi)液面上升的實驗不同的是,由于瓶內(nèi)的溫度是隨著比熱容較大的熱水逐漸下降的,瓶內(nèi)的壓強不會瞬間變得過低,這樣可以使得瓶口內(nèi)外往復地出現(xiàn)瓶內(nèi)壓強低->氣泡進入、內(nèi)外壓強平衡的循環(huán),使氣泡源源不斷地涌入。
如果將瓶口壓的緊一些,那么瓶口形變后與平面缺陷處形成的缺口會更小、并且氣泡涌入時瓶身微微抬起的幅度也更小,使進入瓶中的氣體量更少,整個壓強差-氣泡涌入的循環(huán)的振幅也會更小,便會形成一系列短小而頻率更高的氣泡。
如果我們選擇將瓶子傾斜,瓶內(nèi)的壓強并不足以克服有流動性的水從巨大的缺口中流出,所以瓶口會漏出一部分液體。而由于水的張力、與瓶口的吸附力等一系列因素會使流出的液體形成一個弧形的液面包裹住傾斜的缺口,水就難以繼續(xù)流出了。而由于瓶內(nèi)壓強逐漸下降,流出的水會被逐漸吸回去,并在帶入一定的氣泡使瓶內(nèi)外壓強平衡時進入下一個循環(huán)。