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大家一定都听说过“乌鸦喝水”的寓言故事吧!在寓言的世界里,乌鸦也学会了与时俱进,开始利用工具来帮助自己喝到水。
(图片源自网络)
有这样一只小乌鸦,捡到了一根15米长的吸管,满心欢喜地以为即使自己不用落到地上,也能喝到瓶子水,但是无论它再怎么努力吸,也无法喝到一滴水。这到底是怎么回事呢?
(图片源自网络)
吸管喝水的奥秘
有的人以为,用吸管喝水时,是用嘴把水本身吸起来,但真的是这样吗?其实,我们吸的是吸管中积存的空气,之所以能喝到水,是大气压在帮忙。
当吸管插入杯子中的水时,吸管内外的水面会受到地球大气的重量所产生的压力(大气压)。当我们使用吸管喝水,吸出吸管中的空气后,吸管内的气压就会小于吸管外部水面受到的大气压,这样吸管内外就形成了气压差,吸管外部的水也会因为气压差而进入吸管内,吸管的水面就会升高,我们就能喝到水了。
谁决定了吸管长度的极限
既然大气压是我们用吸管喝水的“好帮手”,那么它能将水抬升的高度极限就是能喝到水的吸管长度的极限。
标准的大气压强约为每平方厘米上承受1.033千克大气产生的压力。也就是说,大气压强可以将底面积为1平方厘米的“水柱”不断抬高,当水柱重量达到1.033千克时,水柱底面受到的大气压力与水柱重量产生的压力相等,水就无法继续升高了。
而体积为1立方厘米的水重1克,那么,底面积为1平方厘米的水柱重1.033千克时的高度是10.33米。也就是说,大气压强最多能将水抬升到10.33米高。
所以,无论小乌鸦怎么用力吸,都无法使用超过 10 米的吸管喝到水。
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本文摘编自《科学世界》2024年第9期,文章内容略有删改。
新媒体编辑 | 周濛
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