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看谁升的高

2020-11-09


一、展示目的

展项采用机械互动的方式,让观众体验有趣的游戏,了解气体压强原理和能量转换的相关内容。

二、科学原理

气体压强
气压是作用在单位面积上的大气压力,即在数值上等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱所受到的重力。著名的马德堡半球实验证明了它的存在。气压的国际制单位是帕斯卡,简称帕,符号是Pa。[1]  。气象学中,人们一般用千帕(kPa)、或使用百帕(hpa)作为单位。其它的常用单位分别是:巴(bar,1bar=100,000帕)和厘米水银柱(或称厘米汞柱)。气压不仅随高度变化,也随温度而异。气压的变化与天气变化密切相关。
根据理想气体定律pv=nRT:气体压强的大小与气体的量(n)、气体的温度(T)成正比,与气体的体积(v)成反比 R为通用气体常量。
即当温度保持不变时,压强和气体体积成反比,气体体积越大,压强越小。观众挤压橡胶轮胎座椅时,气垫内气体被压缩,体积减小,压强增大,小球被弹射起来。
能量守恒
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体传递给另一个物体,而且能量的形式也可以互相转换。这就是人们对能量的总结,称为能量守恒定律。它是在5个国家、由各种不同职业的10余位科学家从不同侧面各自独立发现的。其中迈尔、焦耳、亥姆霍兹是主要贡献者。是自然科学中最基本的定律之一,它科学地阐明了运动不灭的观点。展项中观众对橡胶轮胎座椅不断挤压,施加了一个力,这是初始的能量,经过座椅内气垫对气体的挤压,转换为对小球的冲力。

三、功能描述(技术方案)

通过观众在橡胶轮胎上挤压气垫,推进前方玻璃管中的小球向上运动。生动有趣地展示气体的压强与体积之间的关系,以及能量转换的相关原理与知识。

四、操作说明

(1)坐在座椅上,用力挤压座椅,观看小球跳起的现象;
(2)和小伙伴比一比,看谁的小球升的高。