巧使蜡烛沉水底
蜡烛的密度小于水,所以把蜡烛放到水里,它总是浮在水面上,不会自动沉到水底。但是你可以利用科学原理,在不直接触及蜡烛的情况下,设法让它“沉到”水底去。
准备一个透明的玻璃水槽,可用鱼缸或大口瓶等代用,但要求底部平坦。在水槽里盛入约三分之二容积的清水,将一段短而粗的蜡烛头放入水中,它应当漂浮在水面上。再取一只透明玻璃杯,杯口朝下,罩住水面上的蜡烛,然后小心而缓慢地垂直向下压。随着杯子渐渐下降,杯内的水面也在降低,蜡烛也跟着往下沉。等到杯口碰到水槽底部时,如果你的操作得当,蜡烛也几乎沉到槽底了。
蜡烛为什么会随着杯子沉到槽底呢?这是靠了空气压力帮助而实现的。当杯口平压到水面时,占在里面的空气不会跑出来,所以水也挤不进去。等杯子继续压下,杯内的空气受到水的压缩(因为外面的大气在对水压缩)。我们都学过空气有压缩性和弹性,当杯内空气的体积缩小时,它的压强就增大,于是杯内的压强P1大于外面的大气压强P0,结果P1就会阻止水进入杯中,一直到杯口触及水槽底部。所以浮在水面上的蜡烛也就垂直下降,直到沉底。
这个实验也可以这样做:先将杯子横着浸没在水里,让杯内盛满水,把蜡烛塞进杯里,让杯子口朝下竖直,这时蜡烛位于倒置的杯子底部。拿住杯底,小一心地将它平提出水面,只要不让杯口出水,大部分在水面以上的杯子里仍装满着水,而蜡烛更是“高高在上”。现在你能不能解释其中的科学道理呢?
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