周一闭馆 | 为什么潜水员在水中不能憋气呢?

周一闭馆 | 为什么潜水员在水中不能憋气呢?

我们可以把肺部比作一个气球,当潜水员下潜时,压力上升,每次呼吸,肺部内部空气就会被压缩,但吸饱气后肺部空间又会被填满。潜水员下潜得越深,压力就会越高,就需要更多的空气来填满,空气也就消耗更多了。当潜水员有规律地呼吸时,“气球”不会膨胀太多。但如果潜水员憋气并上升,总压力就会降低,肺部的空气量就会膨胀,这样就会有肺部过度扩张的风险,会导致严重的伤害。

波义耳定律相关展品——“缓慢的气泡”

本展品的三个容器内盛有不同密度硅油液体,其中2个容器会形成气泡、1个容器会形成气圈。当我们按压手柄时,就会向透明管道底部打气,此时可以看到有很多气泡或气圈从液体底部向上升起,气泡和气圈的体积逐渐增大,上升速度由慢变快。

这是由于空气的密度小于筒内硅油的密度,因此气泡和气圈会逐渐上升。随着它们的上升,其所受到的压强逐渐减小,根据波义耳定律,在密闭容器中的定量气体在恒温下,气体压强与体积成反比关系,因此容器中气泡和气环的体积会越来越大。在气泡和气圈上升的过程中,压强逐渐减小,浮力逐渐增大,所以上升速度会越来越快。

对应课程:人教版《物理》八年级“压强”、“质量与密度”

波义耳定律定义

英国化学家波义耳在1662年根据实验结果提出:“在密闭容器中的定量气体,在恒温下,气体的压强和体积成反比关系。”称之为波义耳定律。

波义耳定律公式

V是指气体的体积,P指压强,C为一常数。即在温度不变时任一状态下压强与体积的乘积是一常数。

波义耳定律的意义

波义耳定律是第一个描述气体运动的数量公式,为气体的量化研究和化学分析奠定了基础。波义耳定律也是人类历史上第一个被发现的“定律”。

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