氦氣球實現飛天夢,真的有人這麼做了!

2021-02-15 央視科教

空氣無所不在,它不僅能供給我們呼吸,還能產生不可思議的力量。

 

到底是怎麼個情況?

快跟著科教授一起揭秘空氣的作用!

 

空氣是一種物質,雖然我們看不見,但構成空氣的粒子不僅有質量,還有體積。

 

空氣像熱量一樣,為了不斷達到平衡,空氣會從氣壓高的地方向氣壓低的地方流動。氣壓發生變化後,各種氣象應運而生。

 

探險家陶德·桑普森要用吸塵器驗證大氣壓力的存在。因為真空吸塵器工作時,在吸盤內可以形成真空空間。

 

壓強差出現,大氣壓力發揮出作用,使得吸盤和物體間產生強大吸力。在陶德看來,如果他能藉助壓強差的力量爬上五十米高的大樓,就能顯示出氣壓的力量。然而這種辦法實際上存在操作風險,吸塵器往往無法長時間工作,否則會引起機身發熱,出現關機或者自燃的情況。一旦機器損壞,陶德將面臨危險。

 

陶德用兩臺真空吸塵器,真能化身飛簷走壁的蜘蛛俠嗎?

 

在實驗當天,由於陽光照射,玻璃大樓的牆面帶著燙人的熱氣,吸塵器吸進去了太多的熱空氣,隨時都會出現機器故障,陶德感覺自己就像背了一個定時炸彈。

 

為了避免機器過熱出現問題,他只能加快速度繼續前進。在歷經了53分鐘的攀爬體驗後,終於成功到達房頂。

 

陶德使用的真空吸塵器,產生的壓強是大氣壓強的五分之一,約為20千帕。吸盤的表面積為40釐米乘20釐米,等於0.08平方米。把所有數字代入計算,得到1600牛頓的力,支撐陶德爬樓綽綽有餘。

阿基米德在用浴缸泡澡時曾經發現,他的身體一進入浴缸,就把水排開。於是,他提出一個有關浮力的原理——讓船漂浮的浮力,等於船下沉時排開液體的重力。也就是說如果某物的重力小於它排開的液體重力,它會漂浮起來。

 

如果二者相等,它會懸浮。如果該物體的重力大於它排開的液體重力,它會下沉,同樣的原理也適用於空氣。

 

陶德舉一反三,陶德覺得根據阿基米德的浮力定律,如果在身上綁很多氦氣球,不僅能飄到100多米的空中,還能安全返回地面,因為一個氦氣氣球的質量約是一個空氣氣球質量的七分之一。然而要想成功完成實驗,還需要滿足一些條件。首先風不能大,因為風太大,氣球會相互碰撞。一旦氣球破裂,陶德就會被重重地摔在地上。其次,氦氣氣球有個最大的問題,即在上升時會膨脹。每上升6米,它們就會膨脹一點,排開的空氣更多。

 

這也意味著陶德不但會越飛越高,還會越飛越快,無法控制,直到氣球到達一個不會再膨脹的點,可這個點在6000米的高空... ...儘管存在風險,但陶德堅持進行實驗,為了避開大風,實驗時間定在了風速較小的日出時分。130個氦氣球成功到位,陶德被氣球拉向高空。

 

由於無法控制它的走向,他很沒有安全感。因為一旦他飄香樹木,就可能引發災難。雖然心情緊張,但是陶德運氣極佳,順利完成了實驗。同時,還觀賞了360度無死角的風景。

 

氦氣被吹進氣球時,會撐開氣球的內壁,讓它膨脹成一個圓球。在這個過程中,氣球周圍的空氣就被推開了。因為周圍的空氣品質要比氣球內氦氣的質量大得多,所以氦氣能輕鬆上浮沒有阻礙。

 

這些實驗讓陶德展現了他的拿手好戲,將科學原理變為一次次吸引人的冒險體驗。

 

21點檔

《物理也瘋狂(3)》

播出時間:6月10日  22:44

監製 / 閆東  主編 /劉銘 黃麗君

編輯 /田楚韻 吳冰 楊瑩 彭筱雅(實習)

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