首先,在鍋里放一些熱水,然后將一個(gè)空鐵罐放進(jìn)鍋里。之后,打開(kāi)煤氣灶,將水煮沸。等水煮沸以后,將溫度很高的鐵罐立刻拿出來(lái)迅速蓋緊蓋子,然后放進(jìn)冷水中,這時(shí)候會(huì)發(fā)生什么樣的事情呢?
你會(huì)聽(tīng)到鐵罐發(fā)出“砰”的一聲響,然后就扭曲變形了。
現(xiàn)在大家平靜一下心情,來(lái)想想其中的原理吧!我們并沒(méi)有動(dòng)手捏它,它為什么會(huì)扭曲變形呢?
前面我們講過(guò),氣體分子永遠(yuǎn)處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,開(kāi)始的時(shí)候鐵罐內(nèi)和鐵罐外的氣體分子,以同樣的速度撞擊著鐵罐的兩側(cè)。
但是,當(dāng)鐵罐被加熱以后,罐內(nèi)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度就會(huì)變快。由于運(yùn)動(dòng)速度加快,一部分氣體分子就會(huì)沖出鐵罐。(緊貼著鐵罐外側(cè)的氣體分子,運(yùn)動(dòng)速度雖然也有所增加,但是很快會(huì)和外圍的氣體分子混合在一起。)
此時(shí),鐵罐內(nèi)的氣體分子數(shù)量減少,但是它們的運(yùn)動(dòng)速度卻更加快速和激烈。這個(gè)時(shí)候如果突然將鐵罐蓋緊蓋子放進(jìn)冷水里,鐵罐的溫度會(huì)迅速降低,而鐵罐中氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度也會(huì)隨之迅速減慢,同時(shí)由于氣體分子減少,鐵罐內(nèi)的壓力減小。
然而,鐵罐外部的分子的數(shù)量并沒(méi)有減少,壓力也沒(méi)有變化。這樣一來(lái),鐵罐就會(huì)由于內(nèi)部氣體分子數(shù)量減少,壓力減小而力量變?nèi)?,被外部氣體分子撞擊和擠壓得扭曲變形了。看,空氣的力量是不是很強(qiáng)大呢?
在一般的情況下,鐵罐內(nèi)部和外部的氣體分子對(duì)鐵罐的撞擊是相同的,因此會(huì)形成相等的壓力。由于力量均衡,所以鐵罐不會(huì)發(fā)生扭曲變形的情況。但是,當(dāng)這種均衡狀態(tài)被打破的時(shí)候,氣體分子的力量就會(huì)發(fā)生很大的變化,從而導(dǎo)致了鐵罐的扭曲變形。
托里拆利和水井之謎
一般情況下,我們都不知道空氣的力量到底有多大。在地球上,存在著大量的空氣。不管我們身處哪里,去哪個(gè)國(guó)家旅行,都不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)闆](méi)有空氣而感到難受的情況。