写给孩子的趣味物理学
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5.15 不沾水也能从水中取物

找一个平底盘子,放一枚硬币进去,然后往盘子里倒水,使水面没过硬币。现在你可以用手将硬币取出而手指却不沾到水吗?

其实这很好办好,只需一个玻璃杯和一张纸就够了。首先将一张纸点燃,然后将其放在玻璃杯里,将杯子快速倒扣在盘子中的硬币附近。等纸上的火熄灭,你会发现盘子的水都进入到杯子里,硬币却一动不动地待在原地。再等一会,只要硬币上的水也干了,你就可以徒手拿起硬币了。

是谁在控制着水吗?为什么水会自动地跑进杯子里?其实那个控制的人是大气压,燃烧的纸加热了杯子里的空气,使得压力产生变化,一部分空气排了出去。随着火的熄灭,杯子里的空气变冷,使得压强再次改变,原本被排出去的那一部分空气的位置被从杯外赶进来的水填满。

关于这个实验,还有一种说法:杯子里的纸燃烧,耗尽了杯中的氧气,导致杯中的气体数量减少。当然这种解释是不正确的,因为杯子吸水的根本原因不在于纸燃烧消耗的那部分氧气,而在于空气受热导致密度改变。如果不用纸,也可以用插入软木塞的火柴或者酒精棉球代替(图5-19)。甚至也可以只用烧开的水涮一涮杯子。

图5-19 怎样把盘里的水收到倒扣的玻璃杯里

当你用酒精棉球替代纸,燃烧氧气的说法就不攻自破了。因为燃烧时间更长的酒精棉球,会使杯子里的水面几乎上升到杯子一半的高度。按照我们对空气的了解,空气中只有百分之二十是氧气,尽管燃烧掉“氧气”会产生新的气体——二氧化碳和水蒸气,二氧化碳溶于水,而蒸汽多少能够取代氧气的一部分位置。仅凭这样也无法解释上升至杯子二分之一高度的杯子里的水。