2013年11月25日

生活科學-壓力-壓抑,瓶返

前些陣子去了一趟青青草原,帶著妻小去看羊與餵羊,也在稜線上行走了一圈,趁著其他遊客去看剪羊毛的舞台秀時,在木棧小徑與綿羊城堡外拍下當時的高山風光,呼吸到新鮮的空氣,總算是完成老婆交代的任務,從山上到山下的過程中,有些變化慢慢地在呈現,雖然隱晦不明,但最終仍是露了餡。

變化包含了時間與空間等面向,尤其是時值冬至前後,下山時,時間上可以看到太陽逐漸西下、天色由藍轉橘紅,也可以感覺到高低起伏、左彎右拐的空間變化,到了平地之後,雙線道變成四線道,視野也和山上不同。只是這些都是看得到的,其中也有看不到的,不管在車子內還是車子外。

氣溫就是其中一項,山上的氣溫較低,海拔平均每上升100公尺氣溫會下降攝氏0.6度,如果是2000公尺的海拔,攝氏溫度可能就較平地低了12度左右,這只是個概值,當然還要看當時的地形環境、風速風向與相對濕度而定。另一方面,最大的感覺就是壓力變化了。

以前貼過一次因為壓力改變而影響洋芋片包裝體積(生活科學─壓力─此消彼長,真是氣壓)的文章,從生活中體驗波以耳定律的神奇。這次也是一樣由壓力來影響體積,不同於以往的是看到寶特瓶是被擠壓而扁掉。
大家應該都很熟悉這個通往國道六號的路口,也就是在這裡發現變扁的瓶身
不過要出現這個現象是有必要條件的

讓密閉的空間體積縮小有兩種方式與壓力有關,其一是減少密閉空間內部的壓力,像是在鋁罐中放少許水後加熱,待內部氣體被水蒸氣排擠得差不多後密封,丟入水中冷卻而被大氣壓力壓扁;或者是喝鋁箔包飲料時,一口氣喝得越多,鋁箔包變形程度就越大。另外,也可以增加外界的壓力,例如以前日本拍攝的科學影片中就有將空的沙拉油油桶沉到大海中,觀察油桶隨著深度越深而逐漸被壓扁;或是在針筒裡面放置棉花糖,封住筒身前端,再將活塞往前推也可以看到棉花糖從蓬鬆變成皺皺縮小的模樣。

這次的寶特瓶是屬於後者,由山上到山下的路途雖然蜿蜒,但是海拔高度逐漸下降,密閉的寶特瓶內氣壓並未變化,過程中的變化只有大氣壓力逐漸增大。原本在山上的寶特瓶內氣壓和高山上的大氣壓力是相等的,所以瓶身可以維持原狀。但是當大氣壓力隨著海拔降低而增加時,瓶內氣壓不再能與接近海平面的大氣壓力相抗衡,所以會由外向內被壓得變形。
如果沒有先把瓶內的飲料先喝掉大半,瓶子是很難被壓扁的
也就是氣體占瓶內空間的絕大部分時,氣體的可壓縮性才會明顯呈現

會不會完全變扁?其實不會,除非完全沒有內容物。打開瓶蓋時,氣體會「嘶~」的一聲從瓶口鑽進去,讓內外壓力再次平衡,富有彈性的瓶身隨即恢復原狀。

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