作者iamokay (Aubin)
看板Physics
標題[問題] 一個跟大氣壓力有關的實驗
時間Sun Feb 4 07:06:35 2024
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【出處】(習題或問題的出處)
南一書局 選修物理II 第5章熱學 (應該是高二課程)
【題目】(題目的文字敘述，如有圖片亦可提供圖片)
https://i.imgur.com/CDx5aeS.png
根據觀察寶特瓶裝水的過程及結果，下列敘述何者較為適當？
(A) 水不會由切口溢出與大氣壓力無關。
(B) 若打開瓶蓋，仍可維持此觀察現象。
(C) 若部分水分蒸發，切口水面會下降。
(D) 寶特瓶提出水面的過程，瓶內上方空氣區體積變大。
(E) 若要補充瓶內水回原本高度，可使用滴管滴入切口面。
※解答是(D)，但沒有詳解。
【瓶頸】(解題瓶頸或思考脈絡，請盡量詳述以利回答者知道要從何處講解指導)
(錯誤示範：第X題我不會，求詳解)
(錯誤示範：acceleration of gravity是什麼意思我看不懂)
(正確示範：我算出來的答案好像不太對，這是我的計算過程，哪裡出問題?)
首先我想說這個實驗是真的，我親自做過，真的不會漏水，即使有也是一點點。因為
曾在其他地方發問同樣的問題，有人質疑實驗的真實性。另外，因為題目說明不是很
清楚，姑且讓我們假設(A)(C)(D)(E)指的都是瓶蓋鎖緊的狀況。
我想問如何分析選項(C)，它應該是在描述水瓶已經提出水缸一段時間後的變化，切口
處的水面原本與切口等高，後來此水面因蒸發作用而逐漸下降，但我猜不選(D)的原因
是瓶中的水柱會撥出一些水過來遞補蒸散的水量，目的是要平衡壓力方程式
P_{大氣}=P_{瓶中水柱}+P_{瓶中空氣}
，其中，$P_{瓶中水柱}$的計算方式為$\rho gh$，$h$為切口處水面與瓶中水面的落差
。切口水面的平衡過程肉眼無法觀測，但我們應該可以看到瓶中水面逐漸下降，而且根
據Boyle's law，瓶中的氣壓也會逐漸下降。請問我這個分析對嗎？謝謝版友。
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1F：→ WWJD: 當切口放入液面下時(瓶口不能沒入水中)水會從切口灌入瓶內 02/05 19:16
2F：→ WWJD: 此時瓶內空氣會被水擠壓至向上往瓶口方向出來 這時如果蓋上 02/05 19:18
3F：→ WWJD: 瓶蓋 則沒水的空間之壓力會小於大氣壓力(因為前面的步驟被擠 02/05 19:19
4F：→ WWJD: 出了) 02/05 19:20
5F：推 WWJD: 所以大氣壓力作用在切口處 讓水漏不出來 02/05 19:23
謝謝您的回應，但我不太懂您的意思。我自己操作時並沒有讓瓶內空氣被水擠壓，反正就
是不讓保特瓶灌滿水，留一些空氣在裡面，瓶子要上岸前再蓋蓋子，就是照課本的指示操
作，在這種方式下，瓶內空氣體積反而會逐漸擴張，導致瓶內氣壓最後小於一大氣壓。
※ 編輯: iamokay (42.79.171.192 臺灣), 02/05/2024 20:17:48
※ 編輯: iamokay (42.79.171.192 臺灣), 02/05/2024 20:20:45