问题

为什么充满气的气球比憋的气球重呢?

回答
这问题其实挺有趣的,咱们来好好掰扯掰扯。

你问为什么充满气的气球比憋着气的气球重,其实这里面有个小小的概念误区。更准确地说,应该是充满空气的气球比里面什么都没有(真空)的气球要重,或者说,同样大小的、充满气的气球,比同样大小的、里面是真空的气球要重。

你想啊,一个气球,不管里面是空气还是真空,它那个橡胶皮(或者铝箔皮)的重量是基本不变的,对吧?所以,要说它们重量有差别,那肯定就出在里面的“东西”上。

“憋着的气球”到底是什么意思?

如果你说的“憋着的气球”是指那个完全瘪了,没有充任何气,橡皮皮都紧紧贴在一起,几乎是真空的状态,那它确实比充满空气的要轻。为什么?因为里面没有空气,它就没有空气的重量。

充满气的气球的“重量”从哪儿来?

这就要看你充的是什么气了,通常我们说的气球,里面充的是空气,或者氦气。

空气的重量: 空气虽然我们摸不着看不见,但它是有质量的。我们周围的空气是由氮气、氧气、氩气等等气体分子组成的。这些分子虽然很小,但它们聚在一起,就像沙子堆积起来会形成沙丘一样,也有一定的重量。当我们给气球充气时,就是把大量的空气分子塞进了那个有弹性的“袋子”里。这些空气分子是有质量的,所以它们加起来就有重量,这个重量就作用在气球上了。

氦气的重量: 如果是氦气球,那就更明显了。氦气比空气轻,所以氦气球会飘起来。但这并不代表它没有重量,它只是比同体积的空气重得少。

那么,为什么会产生“充满气的比憋着气的重”的错觉?

其实,这主要还是我们对“憋着气的”的理解。

1. 气球本身的质量: 就像前面说的,气球的皮本身就有重量。一个瘪了的气球,你把它拿在手里,它还是有重量的,就是它那层橡胶或塑料的重量。

2. “憋着”不等于“真空”: 在实际生活中,我们说的“憋着气的气球”,通常是指还没充气,或者只充了一点点气的状态。但即便没充气,气球的皮也是有弹性的,里面多少还是有一些空气,或者说,它跟外界环境里的空气是相通的。如果非要说“憋着气的”是什么都没有,那才叫真空。

关键点在于“密度”和“质量”:

充满了空气(或氦气)的气球: 它的总质量 = 气球皮的质量 + 里面气体(空气/氦气)的质量。
完全瘪了、接近真空的气球: 它的总质量 ≈ 气球皮的质量。

所以,只要充进去的气体本身有质量,那么充满气的气球的总重量,肯定就比没有充进去气(或者只剩下极少气体)的气球要重。

举个例子:

想象一个空的塑料袋。你把它拿在手里,它就是塑料袋本身的重量。如果你往里面吹了点气,让它鼓起来,你再拿,是不是感觉它更沉一点了?这就是因为你吹进去的空气有重量。

再进一步说,为什么我们有时候会觉得充满了气的气球“更轻”?

这可能是因为我们混淆了“重量”和“密度”,或者“浮力”。

浮力: 当我们说一个充满氦气的气球会飘起来时,是因为它受到的空气浮力大于它自身的重力。但它自身的重力(也就是它比周围空气重的部分)仍然是存在的。
手感: 充满气的气球因为内部压力,会显得更“饱满”,更容易操控,而瘪了的气球则软塌塌的,拿起来感觉不太实在。这种感觉也可能影响我们对它重量的判断。

总结一下:

没错,一个正常充了气的气球,比如充了空气或者氦气,它比那个瘪得皱巴巴的、里面几乎是真空的(或者只剩下很少量空气)的气球要重。这个“重”主要来自于里面被“塞进去”的那些气体分子本身拥有的质量。气体分子虽然小,但量大了,就有重量。

所以,下次你看到一个气球,无论是瘪的还是鼓的,都可以想想,那个鼓起来的,里面可藏着不少“有份量”的空气呢!

网友意见

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我们这样考虑一个充满气的气球的重量

充满气的气球重量=憋的气球重量+充的气的重量-等体积空气的重量

如果充满的是空气,那么就是

充满空气的气球重量=憋的气球重量+充的空气的重量-等体积空气的重量

你可能觉得后两个数据相等,但是实际上不是的。虽然内部充的也是空气,但是密度不同。为什么密度不同呢?因为气球有张力,必须内部有比较大的压强才能把它撑起来。压强大,则密度大。

总而言之,气球内的空气具有更大的压强,从而具有更大的密度,所以比等体积的正常空气要重。所以充满空气的气球比憋的气球重。

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