氣體壓強的趣味演示

孫建清

在中央電視臺綜合頻道《挑戰不可能》節目中，有一期的任務是“想辦法把一個去殼的熟雞蛋完整地放入廣口瓶（瓶口直徑比雞蛋小）”。參與者先嘗試直接用手把雞蛋擠壓進廣口瓶，結果雞蛋被壓碎，任務失敗。許多參與者都對此毫無辦法，最后公布的解決方法是：將蘸了酒精的棉花點燃后，扔進廣口瓶，把雞蛋放在瓶口，過了一會兒，只聽見“砰”的一聲，雞蛋就掉入瓶內。

這是一個氣體壓強的演示實驗：雞蛋封住瓶口后，棉花的火苗因缺氧而熄滅，瓶內空氣溫度逐漸下降，壓強逐漸減小，瓶內空氣壓強小于外界大氣壓強，當壓強差達到一定程度時，雞蛋就會被吸入瓶內。

受到這個節目的啟發，筆者經過深入思考和分析，改進和完善了這個實驗，使用了更為簡單和環保的材料、更易操作的方法，使雞蛋不僅能完整地進去，還能完整地出來，整個實驗過程非常有趣，實驗效果更加明顯。

一、實驗器材

筆者準備了一個廣口瓶、一個去殼的熟雞蛋、一個紙杯（去掉杯底，側面開一個觀察口）、一瓶開水、一瓶自來水。

二、實驗演示

1.吸蛋

筆者向廣口瓶中倒入半瓶開水，晃動幾下后再倒掉開水，然后把雞蛋放在瓶口，可以看到雞蛋被慢慢地吸進瓶內，如圖1所示。

2.吐蛋

首先，筆者向廣口瓶倒入自來水，瓶子冷卻后再把水倒掉；其次，筆者把去底的紙杯倒放在桌上，再將廣口瓶倒放在紙杯上，雞蛋由于重力的作用滑到瓶口，輕輕撥動雞蛋使它封住瓶口；最后，筆者把開水緩緩地澆在廣口瓶底，通過紙杯側面的觀察口可以看到雞蛋慢慢地滑出來，如圖2所示。

三、實驗原理

1.吸蛋

開水倒掉后，瓶內的空氣溫度大大高于外界溫度，雞蛋放在瓶口，使得瓶子處于密封狀態。根據氣態方程PV=nRT，被密封的空氣體積V基本不變，隨著瓶內空氣溫度T的下降，壓強P逐漸減小（小于外界大氣壓），雞蛋在自身重力以及內外空氣壓力差的作用下緩緩被壓入瓶內。

2.吐蛋

倒入自來水后，瓶子的溫度迅速下降至與外界相同；倒掉自來水，瓶子倒置，瓶內雞蛋堵住瓶口，起到了密封瓶子的作用。根據氣態方程PV=nRT，被密封的空氣體積V基本不變，開水澆在廣口瓶上，瓶內空氣溫度T升高，壓強P增大（大于外界大氣壓），雞蛋在自身重力以及內外空氣壓力差的共同作用下慢慢滑出瓶子。

四、注意事項

為了保證實驗的順利進行，我們要注意以下三點：第一，為確保雞蛋能密封瓶口，使它不漏氣，雞蛋在放到瓶口之前一定要放在水里，以保持其表面濕滑；第二，吸蛋時，最好用剛燒好的開水，開水倒掉后要迅速放上雞蛋，以保證瓶內外空氣溫差足夠大，提高實驗的成功率；第三，吐蛋時，要控制好澆開水的水流，水流略微慢一點，雞蛋就會緩慢地滑出，便于學生從容地觀察整個實驗過程。

本實驗制作簡單、操作方便、效果明顯且新奇有趣，可以作為高一物理緒論教學的引趣激疑的演示實驗，也可以作為氣態方程教學的定性演示實驗！

（作者單位：浙江省衢州第一中學）endprint