[精讚] [會員登入]
11985

[大氣壓力] 阿里山遊玩外一章~麵包袋快爆炸了

袋子在平地密封包裝,內部氣壓與平地壓力一樣,假設是1大氣壓,『為什麼袋子到高山上會膨脹?』

分享此文連結 //n.sfs.tw/11198

分享連結 [大氣壓力] 阿里山遊玩外一章~麵包袋快爆炸了@zfangの科學小玩意
(文章歡迎轉載,務必尊重版權註明連結來源)
2019-10-25 00:26:14 最後編修
2017-06-05 09:14:39 By zfang
 

『哇~小朋友的水壺變成噴水池!』『麵包袋也快爆炸了!』好一陣子沒有出去走走,週末帶著一家老小出門,最小的小柚子才一個多月呢。我們來到阿里山、塔塔加,順手買的麵包,意外變成絕佳實驗品。原本好好的包裝,到山上發現膨脹成那麼鼓,如果壓力差更大說不定會爆開。(就有一包洋芋片突然爆開,嚇我們一跳!)


密封包裝的餅乾在高山上會膨脹,這是在大氣壓力單元中必教的現象,主要是因為高山氣壓低的緣故。

袋子在平地密封包裝,內部氣壓與平地壓力一樣,假設是1大氣壓,『為什麼袋子到高山上會膨脹?』這個現象的解釋,許多學生都有概念迷失,認為:『高山氣壓降低,包裝裡內部氣壓不變,袋子內部氣壓>外部氣壓,所以袋子內部的空氣會向外撐,所以會膨脹!』這樣的說法對嗎?

其實到了山上,軟質包裝內部的壓力不會維持一大氣壓,而是會隨著外界壓力降低而變小,直到與外界壓力相等。不變的是『袋中氣體分子數目』,內部氣壓降低而使體積膨脹,可以用波以耳定律來簡單解釋:P1×V1=P2×V2,壓力與體積成反比。

壓力:平地為P1,山上為P2;體積:山下V1,山上V2
因為P1>P2,且P1*V1=P2*V2
所以V1>V2,體積膨脹!

以上就『壓力改變』來解釋。平地要模擬現象可以藉由『真空罐』來協助(參考大氣壓力~真空密封罐&酒瓶塞),真空罐只能模擬氣壓的改變。

『可是山上氣壓變小,氣溫也降低,氣體體積也會收縮?包裝怎麼不是縮小!』或許細心的學生會發現,溫度也是變因之一。我們實際套用數據,阿里山的海拔以2000公尺來做計算。假設地表大氣壓力約1大氣壓(760mm-Hg),每上升100公尺,氣壓減少8 mm-Hg,因此山上只有600mm-Hg,壓力變化率21 %。

假設平地溫度約24℃,每上升100公尺,溫度降低0.6℃,因此山上只有12℃。乍看之下溫度變化50 %,但事實上溫度並不是以℃來看,而要以絕對溫度K來計算:24℃(297K) -->12℃(285K),溫度變化率只有4 %。(溫度影響的比重較小)如果要實際計算膨脹量,得要用高中化學的理想氣體方程式PV=nRT來解釋。(或是波以耳-查理定律PV/T為定值)

Q:假設包裝內的氣體為理想氣體,在平地1大氣壓(760mm-Hg),,溫度24℃(297K)下體積為600mL(0.6L),則此氣體在阿里山上氣壓600mm-Hg ,溫度12℃(285K)下的體積為何?

P1*V1/ T1 = P2*V2/ T2    ( P原該要用atm,考慮相互抵銷,在此以mm-Hg計算)
760*0.6/297 = 600*V2/285     V2=0.73 (L)
包裝體積 由600 mL增加為730 mL,膨脹率21.7 %!

然而上述都是理想狀態,包裝本身若無彈性,無法順利撐到這麼大,在高山上體積增加有限,那麼~大氣壓力+塑膠袋力=袋中空氣壓力,這時內部壓力就會大於山上大氣壓力,膨脹率不會到21%這麼高。只要包裝有些微縫隙,內部氣體仍有可能擴散逸出(漏氣),分子數目則會減少~(感謝micponjj在回應中提醒喲。)

 

 

後記:距上回大學畢旅來此也過了十多年,當時還可以走到夫妻樹下,而今因夫妻樹有可能傾倒,所以已圍起。再過一個十年,夫妻樹是否還在?翔翔在睡覺,帶著小蒨與小柚子(一個月大)留下影像回憶。小男孩超香甜哩!

  

 

 

 

分類:科學五四三 2009/02/13 10:46

END

你可能感興趣的文章

強化玻璃與安全玻璃 家裡有個養魚成癡的先生,客廳有個五尺的隔間魚缸,當初買下這間房子,便是因為這個缸子。屋主為了風水而養大型龍魚,而先生飼養

怎麼讓小朋友推輪胎不會倒? 『眷村午后,幼稚園中班的小朋友推著半身高的汽車輪胎,開始競逐玩耍起來……』在2008開卷好書

撿來的一堂蜂巢課 意外出現的天然蜂巢,讓大夥親見它的六角形結構,與藏身其中未能破蛹而出的幼蜂~順便也講解蜜蜂『完全變態』的一生,以及蜂巢為何六角形的幾種推論

池塘邊的摩天輪~淺談水車 水車是什麼?以風為動力稱為風車,以水為動力便稱為水車囉?其實,這個說法只對一半。

以水作畫的『水寫紙』~光學與蒸發一起玩!! 古人以樹枝為筆在沙地畫字,我們則以水為顏料在牆上作畫,這些未上漆的牆面吸水性不錯。

防火研習與火場逃生 社團時間,喬婷老師安排台中市消防局來校進行三個社團的聯合演講。(之前是請主婦聯盟主婦聯盟演講~食品添加物知多少? )首先

隨機好文

可擦拭的暗記筆 用暗記筆劃上重點,再利用暗記尺蓋住重點,可反覆背誦幫助記憶,若希望能恢復乾淨,用另一端擦拭即可清潔如新...

越夜越迷人~螢光、磷光與夜光書 小蒨的『夜光書』敘述不聽話的東東,不小心打翻爸爸工作室的螢光漆,而變成在黑夜中發出黃綠色光線的怪物…..

立體圖卡與多變幻卡 『用正面的角度看世界,快樂就會無所不在。』翻動會出現二個變換的圖案,你們知道它也是科學嗎?

火焰與駐波之舞~魯賓斯之管(Rubens’tube) 裝置被稱為魯賓斯之管(Rubens’tube)。在一根長管子上面固定距離鑽一排小孔,當音樂播放時,一排小火焰就會跳躍,隨音樂變化

體感溫度與溫度溼度計 第一次看到這種體貼的溫濕度計,在溫度濕度紅色交會區顯示會有食物中毒的危險。溫度高,濕度高,就容易孳生細菌