2018年5月3日 星期四

大氣球與小氣球_操作篇

流體的運動方向原則上就是由壓力決定的
一般說來,氣體壓力主要和n、V、T有關
大部分的人受限於輪胎灌氣的既定印象
認為只要打進去的(氣體)量越多,壓力就會越大
其實也不能算是錯的觀念
但對氣球而言,當你打入越多的氣體,V也跟著增加
因此n和V之間就會達成某種平衡的關係
(這是指灌入的氣體量沒有很多的情況下討論的)
但此時我們還必須再加上更關鍵的因素,氣球皮的張力

當我們將氣體打入氣球時
影響氣體壓力的因素多了一個(甚至是決定性的因素),也就是氣球橡膠的張力
一般而言,氣球皮的張力在一開始要擴張時是最大的
這也是吹氣球剛開始很難吹起來的原因
接下來到了某個臨界點,氣球皮的張力變小
壓力反而開始下降
http://scipp.ucsc.edu/outreach/balloon/labs/InflationExp.htm
因此小氣球的壓力很可能會大於大氣球
氣體就由小氣球流向大氣球了(在此先稱為第一次實驗)

但橡膠的張力卻無法在外力消失時馬上回到原始狀態,尤其是還保有一部份外力作用時
因此如果我們先將氣球打到較大,再慢慢消氣到小氣球的狀態
此時的氣球皮張力並非原始從小打到大那麼有彈性
也就是說,當你慢慢消氣到小氣球時,此時橡膠張力是較小的(相對於第一次實驗時)
所以如果我將另一個氣球打到大氣球的狀態
此時的大氣球的壓力反而可能大於小氣球
氣就從大氣球流向小氣球了
這是可以被控制的,而且成功率極高
看一下以下操作的影片,一鏡到底

當然,這個實驗還有太多不可掌控的因素
看老師想要教甚麼了
把你不想教的隱藏起來,有時候才能達到教學的目的
畢竟,我們的孩子並不是(也不想當)科學家啊~~