首先,在锅里放一些热水,然后将一个空铁罐放进锅里。之后,打开煤气灶,将水煮沸。等水煮沸以后,将温度很高的铁罐立刻拿出来迅速盖紧盖子,然后放进冷水中,这时候会发生什么样的事情呢?
你会听到铁罐发出“砰”的一声响,然后就扭曲变形了。
现在大家平静一下心情,来想想其中的原理吧!我们并没有动手捏它,它为什么会扭曲变形呢?
前面我们讲过,气体分子永远处于运动的状态。在这个实验中,开始的时候铁罐内和铁罐外的气体分子,以同样的速度撞击着铁罐的两侧。
但是,当铁罐被加热以后,罐内气体分子的运动速度就会变快。由于运动速度加快,一部分气体分子就会冲出铁罐。(紧贴着铁罐外侧的气体分子,运动速度虽然也有所增加,但是很快会和外围的气体分子混合在一起。)
此时,铁罐内的气体分子数量减少,但是它们的运动速度却更加快速和激烈。这个时候如果突然将铁罐盖紧盖子放进冷水里,铁罐的温度会迅速降低,而铁罐中气体分子的运动速度也会随之迅速减慢,同时由于气体分子减少,铁罐内的压力减小。
然而,铁罐外部的分子的数量并没有减少,压力也没有变化。这样一来,铁罐就会由于内部气体分子数量减少,压力减小而力量变弱,被外部气体分子撞击和挤压得扭曲变形了。看,空气的力量是不是很强大呢?
在一般的情况下,铁罐内部和外部的气体分子对铁罐的撞击是相同的,因此会形成相等的压力。由于力量均衡,所以铁罐不会发生扭曲变形的情况。但是,当这种均衡状态被打破的时候,气体分子的力量就会发生很大的变化,从而导致了铁罐的扭曲变形。
托里拆利和水井之谜
一般情况下,我们都不知道空气的力量到底有多大。在地球上,存在着大量的空气。不管我们身处哪里,去哪个国家旅行,都不会出现因为没有空气而感到难受的情况。