作者iamokay (Aubin)
看板Physics
标题[问题] 一个跟大气压力有关的实验
时间Sun Feb 4 07:06:35 2024
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【出处】(习题或问题的出处)
南一书局 选修物理II 第5章热学 (应该是高二课程)
【题目】(题目的文字叙述，如有图片亦可提供图片)
https://i.imgur.com/CDx5aeS.png
根据观察宝特瓶装水的过程及结果，下列叙述何者较为适当？
(A) 水不会由切口溢出与大气压力无关。
(B) 若打开瓶盖，仍可维持此观察现象。
(C) 若部分水分蒸发，切口水面会下降。
(D) 宝特瓶提出水面的过程，瓶内上方空气区体积变大。
(E) 若要补充瓶内水回原本高度，可使用滴管滴入切口面。
※解答是(D)，但没有详解。
【瓶颈】(解题瓶颈或思考脉络，请尽量详述以利回答者知道要从何处讲解指导)
(错误示范：第X题我不会，求详解)
(错误示范：acceleration of gravity是什麽意思我看不懂)
(正确示范：我算出来的答案好像不太对，这是我的计算过程，哪里出问题?)
首先我想说这个实验是真的，我亲自做过，真的不会漏水，即使有也是一点点。因为
曾在其他地方发问同样的问题，有人质疑实验的真实性。另外，因为题目说明不是很
清楚，姑且让我们假设(A)(C)(D)(E)指的都是瓶盖锁紧的状况。
我想问如何分析选项(C)，它应该是在描述水瓶已经提出水缸一段时间後的变化，切口
处的水面原本与切口等高，後来此水面因蒸发作用而逐渐下降，但我猜不选(D)的原因
是瓶中的水柱会拨出一些水过来递补蒸散的水量，目的是要平衡压力方程式
P_{大气}=P_{瓶中水柱}+P_{瓶中空气}
，其中，$P_{瓶中水柱}$的计算方式为$\rho gh$，$h$为切口处水面与瓶中水面的落差
。切口水面的平衡过程肉眼无法观测，但我们应该可以看到瓶中水面逐渐下降，而且根
据Boyle's law，瓶中的气压也会逐渐下降。请问我这个分析对吗？谢谢版友。
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1F：→ WWJD: 当切口放入液面下时(瓶口不能没入水中)水会从切口灌入瓶内 02/05 19:16
2F：→ WWJD: 此时瓶内空气会被水挤压至向上往瓶口方向出来 这时如果盖上 02/05 19:18
3F：→ WWJD: 瓶盖 则没水的空间之压力会小於大气压力(因为前面的步骤被挤 02/05 19:19
4F：→ WWJD: 出了) 02/05 19:20
5F：推 WWJD: 所以大气压力作用在切口处 让水漏不出来 02/05 19:23
谢谢您的回应，但我不太懂您的意思。我自己操作时并没有让瓶内空气被水挤压，反正就
是不让保特瓶灌满水，留一些空气在里面，瓶子要上岸前再盖盖子，就是照课本的指示操
作，在这种方式下，瓶内空气体积反而会逐渐扩张，导致瓶内气压最後小於一大气压。
※ 编辑: iamokay (42.79.171.192 台湾), 02/05/2024 20:17:48
※ 编辑: iamokay (42.79.171.192 台湾), 02/05/2024 20:20:45