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当前位置:第四节 气体的压强跟体积的关系
作者：未知来源：中央电教馆时间：2006/4/6 20:19:47阅读：nyq
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保温桶里的水流出来的条件
在一次运动会中，为了给师生们供应开水，分管后勤的同志抬来了一只洗净了的装满开水的大保温桶．前来接水的老师和学生络绎不绝．可是渐渐地水流越来越小，最后竟停止了流淌．是桶里没水了吗？大家提了提桶，很沉，还有半桶呢？是水龙头堵住了吗？桶里装的是白开水呀！大家正提着杯子束手无策时，负责后勤的师傅走了过来，问明情况后便胸有成竹地上前将密封的保温桶盖启开一条缝，真的，开水又从水龙头涌流出来．
原来，保温桶装上开水封闭桶盖时，内部水面上方封闭了一部分气体．此时这部分气体的压强p=p0（p0为外界大气压强）见图，
并且桶内靠近水龙头的A点处的压强pA=p+ρ水gh＞p0（ρ水为开水的密度），这就是水从水龙头流出来的必要条件，此时开启水龙头，水就会流出来．用水过程中，水的质量在减少，桶内水面距A点的高度h减小，桶内封闭的气体的体积V增大，在温度不是变化太在的情况下，从而导致气体的压强p减小．所以pA（=p+ρ水gh），亦会减小，直pA≤p0时，水将不能经水龙头向外流淌了．而启开桶盖，则桶内气体压强又变为p0，出现了pA＞p0的条件，所以水又向外流了．
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东汉初年的风箱为何物
东汉初年，当时的南阳太守杜诗发明了“水排”，用水力推拉风箱鼓风冶铁．《后汉书》中对此事有记载，但却对风箱只字未提．那幺，此处提到的风箱究竟是什么呢？
风箱是用动物皮革制成，利用活塞原理，加上风门，以产生压力或吸收泵，需要人力﹑水力推动活动，可以开拓大量送风的途径．
关于风箱，辞典中注释为：“压缩空气而产生气流的装置．最常见的一种由木箱、活塞、活门构成，用来使炉火旺盛．”据此解释，还常见的风箱是活塞式双向连续鼓风的风箱，不过这种风箱发明于明代．风箱一词最早见于明崇祯十年（1637年）宋应星着的《天工开物》中，在该书第8卷冶铸图谱上，已经普遍地出现了活塞式风箱，宋应星的解说中就称它为“风箱”．这种木风箱一般是长方形的，箱内装有一个大活塞，叫做“鞴”，鞴上装有露在箱外可以推拉的拉手．不论把鞴推或拉，通过活门的调节都可以把空气不断压送到冶铁炉中去，起连续鼓风的作用．由于活塞的推拉都能向炉内送风，所以它是能用活塞双向连续鼓风的先进鼓风机．既然活塞式风箱是明代发明并广泛使用的，那幺东汉初年水排推拉的风箱不可能是活塞式双向连续鼓风的风箱．那么，是不是较简单的风箱呢？
较简单的风箱是北宋时期发明的木风扇，北宋年间成书的《武经总要》记载了这项发明．木风扇由木箱和木扇组成，刚性较皮囊好得多，操作方便、风量大、漏风少．稍后，又出现了长方形的木风扇．这两种木风扇都是利用箱盖板的开闭来鼓风，在宋元时期得到广泛使用．在元初王帧所着《农书》的水排图中，也绘有这种长方形木扇的图形，叫做“木扇”．关于水排的演变，王帧指出：“此排古用韦（经过加工的皮）囊，今用木扇”．如此说来，东汉初年的风箱也不会是木风扇，倒是与皮囊有关．
我国从春秋后期开始，就用皮囊鼓风冶铁．这种皮囊两端细、中间鼓起．其外形和当时的一种称为“橐”的盛物容器相似，因此又称为“橐”．装有此种鼓风工具的冶铁炉又称为“炉橐”．鼓风用的橐富于弹性，在空虚的时候是鼓起来的，橐上装有一个陶制的拉杆，使用时手握拉杆不断将橐前后推拉，使之压缩和鼓起．皮橐在挂起与压缩的过程中将风吹到冶铁炉中，这样的操作过程就称为“鼓风”．随着冶铁业的发展，冶铁炉的容积不断增大，所需的风橐也相应增加．因多个橐排在一起鼓风，所以又称为排橐．西汉《淮南子·齐俗篇》说：“炉橐埵坊设，非巧冶不能冶金．”也就是说西汉时的冶铁业的设备有炉（溶铁炉）、橐（用人力推拉的排橐）、埵（音duò意为吹火筒）、坊（土型范）．东汉《论衡·量知篇》说：“铜锡未采，在众石之间，工师凿掘，炉橐铸烁乃成器．未更铸橐，名曰积石”．可见，东汉时仍用橐鼓风．范文澜着的《中国通史》第二卷214页在讲解水排时说：“东汉初年，杜诗任南阳太守，创造水排，用水力鼓动排橐（风箱），铸造农器．”风箱是放在括号里给排橐作注释用的，风箱之说不过是就其鼓风之用途而言．由此可知，东汉初年的风箱实际上仍是皮囊．
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压缩喷雾器
压缩喷雾器是靠预先压缩的气体使药液桶中的液体具有压力的液力喷雾器．按喷雾器的携带方式有肩挂式和手提式两种，农用压缩喷雾器容量6～8升，都为肩挂式．我国生产的农用压缩喷雾器有3WS--7型（也称552丙型）、三圈-6型．3WSS--6型和3WSS--8型等品种．
3WS-7型喷雾器系50年代定型生产的产品，桶身由薄钢板制造，钢板表面进行搪铅或喷涂防腐涂料处理，耐农药腐蚀的能力不太理想；该喷雾器没有安装安全阀，如打气过度，压力过高会造成事故；但因其结构简单，价格较低，至今仍是压缩喷雾器的主要品种．三圈--6、3WSS--6和3WSS--8型喷雾器桶身等部件用塑料制成，采用了铝合金喷杆、漱压式开关，安装了安全阀，具有耐蚀、安全等优点．以下以3WS--7型为例进行介绍．
1，结构3WS--7型由打气泵、药液桶和喷洒部件等组成．
打气泵由泵筒、塞杆和出气阀等组成．泵桶用焊接钢管制造，要求内壁光滑密封性好．泵筒底部安装有出气阀．出气阀应密封可靠，保证打气筒在进气时药液不进入泵筒内部，塞杆下端装有垫圈、皮碗等零件．
药液桶由桶身、加水盖、出水管、背带等组成．桶身采用薄钢板制造，除贮存药液外还起空气室的作用，要求能承受一定压力并能密封．桶身上标有水位线，以控制加液量．
3WS--7型压缩喷雾器的喷洒部件与工衣一16型背负式喷雾器相同．
3WS--7型压缩喷雾器的结构见图10．
2．工作原理压缩喷雾器是利用打气筒将空气压入药液桶液面上方的空间，使药液承受一定的压力，经出水管和喷洒部件成雾状喷出，如图11所示．当将喷雾器塞杆上拉时，泵筒内皮碗下方空气变稀薄，压强减小，出气阀在吸力作用下关闭．此时皮碗上方的空气把皮碗压弯，空气通过皮碗上的小孔流入下方．当塞杆下压时，皮碗受到下方空气的作用紧抵着大垫圈，空气只好向下压开出气阀的阀球而进入药液桶．如此不断地上下压塞杆，药液桶上部的压缩空气增多，压强增大，这时打开开关，药液就被压入喷洒部件，成雾状喷出．
3．使用维护与常见故障排除
（1）压缩喷雾器的使用维护与背负式喷雾器相同．
（2）压缩喷雾器常见故障的排除见表3．
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会“吞吐”火焰的喇叭
取一只易拉罐，把开罐的一端全部剪掉，在离罐底约2cm处开一个小孔．再取一张硬质纸(或 马粪纸)卷成喇叭形，将喇叭的吹气口塞进易拉罐的小孔内，相接处用百得胶粘牢固定，不 能漏气，这是实验成败的关键(易拉罐上的小孔边用刀刮几下，使其表面粗糙，容易胶牢)．
实验(一)：点然蜡烛，将火焰靠近喇叭口，把易拉罐快速按进盛有水的容器中，可看到蜡烛的火焰向外偏，好象火焰从喇叭里吐出来似的．
实验(二)先将易拉罐慢慢按入水中一定深度，然后迅速把易拉罐向上提拉，会看到喇叭把蜡 烛的火焰吞进去．
其物理原理是：一定量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积成反比．快速向下按时 ，罐内气体被压缩，压强增大，大于外界气压，罐内气体从喇叭里吹出，火焰向外偏；反之 快速向上提拉，内气压小于大气压，蜡烛火焰被吞进喇叭．
气球体积的变化
实验步骤：
①把膜较薄的气球稍吹大一点，扎紧口放入玻璃真空盘．
②用抽气筒逐渐将盘中空气逐渐抽出，观察气球体积大小的变化．
③打开真空盘抽气口，观察气球体积大小的变化．
讨论：在真空盘中气体逐渐被抽出时，气球体积为什么会逐渐变大?而当真空盘中逐渐放入空气时，气球体积为什么又会减小?此实验表明了什么?
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自制简易喷雾器
（１）取一个容积为2.5升的塑料筒,作为储药桶.桶盖上安装一套自行车的气门嘴,塑料桶下部安装一个出水管.
（２）取一个去掉底的子弹壳，将壳口咂成狭缝，作为喷头，喷头狭缝的大小以能将药液喷成雾状为宜．用带有铁夹的塑料管将喷头和出水管连起来．如图所示.
（３）向储药桶内注入半桶水（模拟配好的药液），把盖旋紧，以防漏气．用打气筒从桶盖上面的气门嘴向桶里打入适量的空气（使桶壁微微鼓胀起来即可）．打开铁夹，水在桶内压缩空气的作用下，就急剧地从喷嘴喷射出来，散成雾状．