用气球就能模拟我们的肺?

作者: GUOmazing&米老猫

来源: 中科院物理所

发布日期: 2021-04-10 11:51:57

通过简单的实验,使用气球和水瓶模拟人体肺的呼吸过程,展示了气体体积和压力之间的关系。

气球大家一定都玩过,只需简单几步,用气球就能模拟肺的呼吸过程。实验器材包括所标杯、水瓶、气球、剪刀、胶枪。实验过程中,首先用剪刀将水瓶从中间剪开,在瓶盖上钻两个洞,将两个气球塞进两个洞中,用胶枪密封好洞口,用剪刀剪开一个气球套在剪开的瓶身上,拧紧瓶盖,拉动后面的气球,观察瓶子里的气球变化,就像人体中呼吸的肺。气球、瓶子和气球膜共同形成了一个封闭空间。

根据理想气体方程pV=nRT,当我们拉动气球的膜,会使瓶中体积增大,在温度不变的情况下,瓶里的气压就会减小。外界的空气就会顺着瓶盖上的气球流进来,使得气球体积增大。此外,大家也可以用这个小装置做一些拓展,比如,从瓶口固定的气球中吹气;把瓶尾的气球膜取下来,再向气球中吹气;再找一个新的密封良好的瓶子,把气球固定在瓶口,向其中吹气——观察一下,这三者有什么不同?

气球的大小体现的是气球内外的压差,如果瓶子是个完全封闭的空间,随着气球体积的增大,剩余空间减小,气球内外压力差增大,我们就需要用更大的力向气球内吹气——气球吹的越大,就越难做到。

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