中国古代趣味物理实验:“虚管悬液”
“虚管悬液”实验
唐代王冰注解《黄帝内经素问》时指出:“虚管溉满,捻上悬之,水固不泄,为无升气而不能降也。”意思是:用手指捏住空管的一端,将管中灌满水后倒过来,水不会从管中流出。因为外面的空气不能进入管中,所以管里的水不会流出来。
这就是“虚管悬液”实验,它证明了大气压强的存在。当管中充满水后,空气不能进入管中。将管倒过来,管内压强为水压,其值通常小于管外的大气压强,故水“悬”在管中。这个实验是从“瓶子倒水”实验演绎过来的。
早在南北朝的《关尹子》一书就已指出:“瓶有二窍,水实之则倒泻,开一则水不下,盖不升则水不降。”意思是:在密封的瓶上开两个小孔,瓶中灌满水,水就会从瓶中倒出。若只在瓶中开一个小孔,水是倒不出来的。因为此时空气不能在瓶中对流。很显然,上下两端开口的瓶子,下口上面压强为一个大气压加水压,下面压强是一个大气压,这种情况下水会从下口流光。但将瓶的上口封住时,水向下滴落一点点后,瓶内气体体积增大,压强减小,当瓶内气压减小量与瓶中水柱产生的压强相等时(有时只要水的下表面向外凸出一点点就行),水就不会流出来了。
该实验,常有教师在讲到大气压作用时,用“试管履行”来演示。
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