快乐物理一本搞定
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何物最薄

俗话说:“细如发丝,薄如纸片。”由此可知,发丝到底有多纤细了。但是,和肥皂泡比起来,发丝可以称得上是硕大无朋了。

确实,我们能用肉眼看到的最薄的事物其实就是肥皂泡了,它的厚度仅仅只有发丝直径的1/5000。200根头发的厚度大约为1厘米,是我们用肉眼可以看见的,但对于200张肥皂泡的厚度,我们的肉眼根本就不知该如何去看,即使把40000张肥皂膜重叠,我们肉眼能看到的也仅仅就是一条细线。但要是换成40000根头发的话,则呈现在我们面前的将是直径超过2米的头发堆。图52展示了一些物体的厚度,通过对比我们可知,肥皂泡的确是我们能看到的最薄的事物。

把一枚硬币放在一个大碟子里,倒入少许水,让水恰好没过硬币,你是否能在不碰到水的情况取出硬币呢?

图52:厚度的比较

倘若你觉得这个不可能实现的话,那你就错了,这其实并不难,准备一张烧着的纸片和一个杯子就好。把点燃的纸片放入杯中,并快速倒扣在碟子上,这时,杯子里产生的白色烟雾会把碟中的水分吸走,水面就下降了,因此,我们就可以在不碰水的情况下取出硬币了。

水之所以会被吸入杯子里,是因为大气的压力。纸片在燃烧时,杯内空气因受热膨胀而压力变大,纸片熄灭后,温度降低,杯内气压下降,且小于杯外气压,所以在受到杯外气压的作用下,碟子里的水就被压进杯子里了。

另外,用火柴棒和软木塞同样也可以做到不沾水就把硬币取出来,如图53所示。

图53:不弄湿手指而从水中取出硬币的方法

据记载,在公元前1世纪时,拜占庭帝国的大科学家菲萨就做过此实验。但是目前为止,仍有一部分人不同意这个观点。他们认为导致杯内气压下降的直接原因是纸片的燃烧消耗了杯内的氧气。但其实主要因素并不是氧气的耗尽,而是空气的热胀冷缩原理。如果不燃烧纸片,而是把杯子放入热水中,也能够看到同样的结果。

当我们把纸片换成酒精棉时,你会发现杯内的火焰持续得更久,而且水甚至会上升到杯子的中间。但其实氧气只占空气比例的20%,所以,就算把氧气都耗尽了,杯子里的水也不应该上升到如此高度,这到底是怎么回事呢?其实我们忽略了很关键的一点,那就是虽然燃烧消耗氧气,但同时也产生二氧化碳和水蒸气,而且二氧化碳是可以溶于水的,这就是为什么我们看到的水比原来还多,甚至是达到杯子的中间的原因。