“马德堡半球实验”能证明压强的存在的原因当时的马德堡市长奥托冯·格里克在神圣罗马帝国的雷根斯堡进行了一次科学实验,其目的是证明大...
“马德堡半球实验”能证明压强的存在的原因
马德堡半球实验是怎么回事?能证明什么呢?
有时,人们可以使用非常简单的工具来展示非凡的物理学。马德堡半球实验中,有一对铁质半球体,各附有一个把手,其中一侧有阀门,可以往外抽空气,这是一种大气压力威力展示的小比例模型。它们被称为马格德堡半球,直到现在它仍然是一个很好的演示工具。
奇怪的是,半球并不是以一个人的名字命名的,而是以一个地方命名的,那就是德国马格德堡。这些球体由德国科学家(兼马格德堡市长)奥托·冯·格里克(Otto von Guericke)于 1654 年设计并展示了他新发明的真空泵和大气压概念。它的原理很简单,当两个半球压在一起时,空气被从内部抽出,产生部分真空,以巨大的力量将两个半球密封在一起。
Guericke 于 1654 年首次为皇帝斐迪南三世展示了这种力量,他用到了30 匹马,将他们分为两队,每队 15 匹马,各拉着一个半球,竟然无法拉开!1656 年,他在家乡马格德堡进行了一场规模较小的表演,使用了八匹马,这一表演被科学家加斯帕·肖特 (Gaspar Schott) 画成了素描,记录在《机械液压气动》一书中。
那么这些球体是如何保持在一起呢,简单地说,就是大气压的作用!大气中的所有物体都在不断地受到空气分子四面八方的轰击,这种大气压力对我们来说是不明显的,因为我们的身体有一个内部压力,可以平衡它。当两个半球第一次放在一起时,它们内部的气压平衡了外部的气压,它们很容易就可以被拉开。然而,当从半球内部去除空气时,不再有向外推的力,外部大气压力占主导地位,将半球推到一起并防止它们分开。
著名的什么实验证明了大气压的存在
著名的马德堡半球实验证明了大气压的存在。
马德堡半球实验是一次验证大气压强存在的物理实验。通过这次实验,证明了大气压强的存在,是马德堡市长奥托冯格里克于1654年进行的实验。该实验当年使用的两个半球保存在慕尼黑的德意志博物馆中。
实验中,将两个半球内的空气抽掉,使球内的空气粒子的数量减少、下降。球外的大气便把两个半球紧压在一起,因此就不容易分开了。抽掉的空气越多,半球所受压力越大,两个半球越不容易分开。
实验原理:
实验结束后,仍有些人不理解这两个半球为什么拉不开,七嘴八舌地问他,又耐心地作着详尽的解释:“平时,将两个半球紧密合拢,无须用力,就会分开。这是因为球内球外都有大气压力的作用;相互抵消平衡了。好像没有大气作用似的。把它抽成真空后,球内没有向外的大气压力了,只有球外大气紧紧地压住这两个半球……”。
即抽气前,半球的外部压力等于其内部压力等于大气压。但抽气后,半球外部压力大于其内部压力,并且半球内部为真空。就好像大气压“压”住了两个半球。所以这两个半球必须用较大的力才能拉开。
为什么“马德堡半球实验”能证明压强的存在?
原因是因为按照当时的观点,对于马德保半球实验可以有两种解释。一个是大气压存在,就是说里面是真空,外边是空气,然后空气对于球有压力,叫做大气压。还有一个,叫做“自然厌恶真空”理论,就是说真空就像是一种胶水,是这种看不见的胶水把两个球粘在一起的。马德保半球试验是无法区分这两种理论的,它只是一个向市民演示用的很壮观的实验。而在他之前的托里拆利实验才是真正区分了这两种理论,并且证明大气压的理论是正确的。
为什么“马德堡半球实验”能证明大气压强的存在?
马德堡半球,亦作马格德堡半球,是1654年时,当时的马德堡市长奥托·冯·格里克于神圣罗马帝国的雷根斯堡(今德国雷根斯堡)进行的一项科学实验,目的是为了证明大气压的存在。而此实验也因格里克的职衔而被称为“马德堡半球”实验。
1654年,马德堡市长奥托·冯·格里克听到托里拆利的事,又听说还有许多人不相信大气压强;还听到有少数人在嘲笑托里拆利。因此,虽然远离意大利的格里克在德国,但他很为托里拆利抱不平。他匆匆忙忙找来玻璃管子和水银,重新做托里拆利这个实验,断定这个实验是准确无误的;再将一个密封完好的木桶中的空气抽走,木桶就“砰!”的一声被大气“压”碎了。
有一天,他和助手做成两个半球,直径14英寸,约37厘米,并请来一大队人马,在市郊做起“大型实验”。
一大批人围在实验场上,熙熙攘攘十分热闹。有的支持格里克,希望实验成功;有的断言实验会失败;人们在议论着、在争论着、在预言着;还有的人一边在大街小巷里往实验场跑,一边高声大叫:“市长演马戏了!市长演马戏了!”
4个马夫,8匹大马,都搞得浑身是汗。但是,铜球仍是原封不动。格里克只好摇摇手暂停一下,准备着第二次实验。格里克再一挥手,16匹大马,使劲拉,八个马夫在声吆喊,挥鞭催马……突然,“啪!”的一声巨响,铜球分开成原来的两半,格里克举起这两个重重的半球自豪地向大家高声宣告:“先生们!女士们!市民们!你们该相信了吧!大气压是有的,大气压强是大得这样厉害!这么惊人!……”
当年的进行实验的两个半球仍保存在慕尼黑的德意志博物馆中。现实也有供教学用途的仿制品,用作示范气压的原理,它们的体积也比当年的半球小得多,把半球的空间抽真空,不需再用十多匹马,有的只需四个人便可拉开。
马德堡半球实验证明:大气压强是存在的,并且十分强大。实验中,将两个半球内的空气抽掉,使球内的空气粒子的数量减少、下降。球外的大气便把两个半球紧压在一起,因此就不容易分开了。抽掉的空气越多,半球所受压力越大,两个半球越不容易分开。
马德堡半球实验:目的是证明大气压强存在并且很大
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