是誰在偷偷捏扁它?寶特瓶「啪!」一聲凹陷的科學之謎(大氣壓力)
我是科學訓練師桑子研。每天都是實驗。
在一間空無一人的安靜房間裡,桌上的寶特瓶突然發出「砰!」的一聲巨響,瞬間凹了下去……。你有沒有看過這種彷彿被一個透明巨人用力捏扁的神奇場景?
乍看之下簡直像是靈異現象,但其實這正是一直存在於我們身邊的「空氣的力量」!這一次,就要介紹一個只需要家中常見物品,就能親身感受這股看不見的力量——「大氣壓力」有多麼驚人的實驗。
「到底是誰把它壓扁的?」寶特瓶神奇凹陷實驗
這個實驗需要的東西,都是一般家庭裡很容易找到的物品。
【準備材料】 ・寶特瓶(建議使用500 mL到1 L左右的大小) ・熱水(請準備剛煮沸、非常燙的熱水)
【實驗方法】
1.首先,準備一個空的寶特瓶。
2.將剛煮沸的熱水倒入寶特瓶,只要倒入少量即可。 (只要能覆蓋住寶特瓶底部就夠了。熱水可能造成燙傷,務必特別小心,並由家長協助操作)
3.蓋上寶特瓶的瓶蓋,輕輕搖晃。接著立刻打開瓶蓋,把熱水倒掉。
4.倒掉熱水後,立刻將瓶蓋緊緊蓋好。
5.把寶特瓶放在桌上,靜靜觀察一會兒。
是不是很不可思議?你會看到寶特瓶明明完全沒有人碰它,卻突然慢慢被壓扁。
就在這一瞬間……砰!

究竟是誰把這個寶特瓶壓扁了呢?過了一會兒,你會發現寶特瓶一邊發出「砰!砰!」的聲音,一邊不斷向內凹陷。看起來就像有一雙看不見的手正在用力把它捏扁一樣,孩子們看到這一幕,一定會驚訝得睜大眼睛!
科學真相大公開!原來幕後黑手就是「大氣壓力」!
這個神奇現象的幕後黑手,正是「大氣壓力」。到底是怎麼回事呢?我們用理科的三個步驟來揭開它的秘密。
1 熱水把寶特瓶裡的空氣趕出去
倒入熱水後,寶特瓶裡的空氣會被加熱、膨脹,並往外逃逸。同時,一部分的熱水會變成水蒸氣,使寶特瓶內充滿水蒸氣。
2 蓋上瓶蓋後,寶特瓶內的壓力降低
蓋上瓶蓋之後,瓶內的水蒸氣逐漸冷卻,重新凝結成液態的水。當氣體變成液體時,體積會大幅縮小(大約只有原來的1700分之1!),因此寶特瓶內的氣壓也會急劇下降。這種現象稱為「狀態變化」。
3 寶特瓶抵擋不了外部的力量,最後被壓扁
在我們周圍,始終存在著一股由空氣重量所產生的巨大力量,也就是「大氣壓力」。當外部的壓力依然很強,而寶特瓶內部的壓力卻變弱時,寶特瓶就再也抵擋不住來自外部的力量,於是被壓扁了。
威力超驚人!就連鐵桶也能瞬間被空氣壓扁
說到大型實驗,有一個我一直很想親自挑戰的經典實驗,那就是利用大氣壓力把鐵桶壓扁。
這部影片是在小學生面前進行的實驗。堅固的鐵桶遲遲沒有被壓扁,孩子們一邊焦急地喊著「還沒嗎?還沒嗎?」的模樣非常有趣。為了讓鐵桶趕快冷卻、降低內部氣壓,大家拼命往上面澆水的樣子,本身就是「科學實踐」的最佳示範。
這個現象,和把零食袋帶到山上後,袋子會因為氣壓降低而鼓得脹脹的現象,正好是「相反」的原理。
一個小小的寶特瓶裡,竟然濃縮了大氣壓力、壓力、熱運動、狀態變化等許多重要的科學概念。就讓這個令人驚訝的現象成為契機,和孩子一起探索充滿驚奇的科學世界吧!
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