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波义耳定律的实验?

时间:2024-11-12 15:23:57

波义耳生于伯爵之家,是英国科学协会的会员。在1662年科学协会的会议上,罗伯特·胡克(Robert Hooke)宣读了一篇论文,论文描述法国关于“空气弹性”的实验。17世纪,科学家对空气特征产生了浓厚兴趣。

法国科学家制造了一个黄铜气缸,中间装有活塞,安装得很紧。几个人用力按下活塞,压缩缸里的空气。然后,他们松开活塞,活塞弹回来,但是没有全部弹回来。不论他们隔多长时间做一次实验,活塞总是不能全部弹回来。

通过这项实验,法国科学家声称空气根本不存在弹性,经过压缩,空气会保持轻微的压缩状态。

波义耳宣称法国科学家的实验不能说明任何问题。他指出,活塞之所以不能全部弹回来,是因为他们使用的活塞太紧。有人反驳道,如果活塞稍松,四周就会漏气,影响实验。

罗伯特·波义耳许诺要制造一个松紧适中的绝好活塞,证明上述实验是错误的。

两周后,罗伯特·波义耳手持“U”形大玻璃管站在众会员面前。这个“U”形玻璃管是不匀称的,一支又细又长,高出3英尺多,另一支又短又粗,短的这支顶端密封,长的那只顶端开口。

波义耳把水银倒进玻璃管中,水银盖住了“U”形玻璃管的底部,两边稍有上升。在封闭的短管中,水银堵住一小股空气。波义耳解释,活塞就是任何压缩空气的装置,水银也可以看作“活塞”。向法国实验所期望的那样,波义耳的做法不会因为摩擦而影响实验结果。

波义耳记录下水银重量,在水银和空气交界处刻了一条线。他向长玻璃管中滴水银,一直把它滴满。这时,水银在短玻璃管中上升到一半的高度。在水银的挤压下,堵住空气的体积变成不到原来的一半。

在短玻璃管上,波义耳刻下了第二条线,标示出里面水银的新高度和堵住空气的压缩体积。

然后,通过“U”形玻璃管底部的阀门,他把水银排出,直到玻璃活塞和水银的重量与实验开始时的重量完全相等。水银柱又回到它实验开始的高度,堵住的空气又回到它当初的位置。空气果真有弹性,法国科学家的实验是错误的,波义耳是正确的。

罗伯特·波义耳用玻璃活塞继续实验,发现了很多值得注意的事情。当他向堵住的空气施加双倍的压力时,空气的体积就会减半;施加3倍的压力时,体积就会变成原来的1/3。当受到挤压时,空气体积的变化与压强的变化总是成比例。他创建了一个简单的数学等式来表示这一比例关系,现在我们称之为“波义耳定律”。就认识大气、利用大气为人类服务而言,这一定律是极为重要的。

波义耳

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