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        液體的天然形狀

        時間:2023-12-18 理論教育 版權(quán)反饋
        【摘要】:我們都習慣地認為,液體沒有任何特定的形狀,但這是不對的。所有液體的天然形狀都是“球形”。在通常情況下,由于重力的作用,液體無法保持球形,如果液體不是被盛放在容器里面,它就會流成薄薄的一層;而如果液體被盛放在容器中,它就會具有容器的形狀。


        我們都習慣地認為,液體沒有任何特定的形狀,但這是不對的。所有液體的天然形狀都是“球形”。在通常情況下,由于重力的作用,液體無法保持球形,如果液體不是被盛放在容器里面,它就會流成薄薄的一層;而如果液體被盛放在容器中,它就會具有容器的形狀。如果液體處于另外一種與其比重相同的液體之中,根據(jù)阿基米得定律,這個液體就會“失去”自己的重量:就好像這個液體完全沒有重量,重力對它并沒有作用,這時,液體就會具有它的天然形狀,也就是球形。

        橄欖油會漂浮在水面,但是在酒精中就會沉底,因此可以制作這樣的水與酒精的混合液,使橄欖油在混合液里面既不會上浮、也不會沉底。用一只注射器把一些橄欖油注入這種水與酒精的混合液中,我們就會看到一個神奇的現(xiàn)象:橄欖油聚集在一起,形成一個大圓滴,既不會上浮、也不會下沉,而是一動不動地懸在那里(為了讓球形看起來不會變形,最好使用外壁為平面的容器來做這個實驗,或者使用任意形狀的容器,但要把這個容器,放入另外一個裝滿水的外壁為平面的容器中。這是考慮透視的效果。)(圖56)。

        圖56 在盛有稀釋的酒精的容器中,油會聚集成一個圓球,既不會上浮、也不會下沉(普拉托實驗)

        做這個實驗的時候一定要不急不躁、小心翼翼,否則的話,可能得到的不是一個大油滴,而是幾個分開的小圓球,當然即使是這樣,實驗看起來也還是蠻有趣的。

        但是,這個實驗還沒有結(jié)束。把一根細長的木棒或金屬桿穿過這個油球的中心,并開始攪動,這個油球就會跟著旋轉(zhuǎn)起來。(如果把一個浸過潤滑油的小紙圈套在木棒上,并讓它能夠整個進入在油球里面的話,那實驗效果就會更加理想。)油球在旋轉(zhuǎn)力的作用下開始變扁,幾秒鐘之后,會從中分離出一個圓環(huán)來(圖57)。這個圓環(huán)并不會變成模模糊糊的一塊,而是分裂成許多小油滴,這些球形的油滴,會繼續(xù)圍繞中間的大油球旋轉(zhuǎn)。

        圖57 如果把一根細棒插入酒精中的“油球”并快速攪動,就會從“油球”中分離出一個“油環(huán)”來

        第一個做這個很有啟發(fā)性的實驗的是比利時物理學家普拉托,前面講述的就是傳統(tǒng)方式的普拉托實驗,但是,這個實驗還有另外一種形式,更簡單易行,也同樣不乏啟發(fā)性。把一只小玻璃杯用水清洗干凈并裝滿橄欖油,然后把它放在另外一只大玻璃杯的底部。現(xiàn)在,我們往大玻璃杯中小心翼翼地注入酒精,直至小玻璃杯全部浸沒在酒精里。然后用一只小勺子沿大玻璃杯的內(nèi)壁向里面慢慢添水,我們會看到小玻璃杯中橄欖油的液面開始隆起,繼續(xù)加水后就越來越鼓,水添加到一定數(shù)量以后,橄欖油會完全從小玻璃杯里升起來,形成一個很大的圓球并懸浮在酒精和水的混合液中(圖58)。

        圖58 簡化的普拉托實驗

        在沒有酒精的情況下,可以用苯胺來代替。苯胺這種液體在常溫下比水要重,但是在75℃~85℃的時候,會變得比水輕。只要把水加熱,我們就可以讓苯胺懸浮在水中,并且形成一個很大的球形滴。在室溫下,苯胺滴也可以懸浮在鹽水中。其他液體中,最適合做該實驗的是鄰甲苯胺—— 一種深紅色的液體——在24℃的時候,鄰甲苯胺與飽和食鹽水的密度相同。


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