地铁上的气球

解释

如果你曾经试过吹气球，你可能会注意到，开始吹它需要一个巨大的压力，但一旦开始，它变得很容易，直到它完全膨胀，当它再次变硬。因此，当气球刚刚开始容易膨胀时，较小的气球将比稍大的气球更难(在更高的压力下)膨胀。因此，如果它们连接在一起，空气就会从小气球流向大气球，从而增加尺寸上的差异。

如果两个气球大小几乎相同，较大的气球将处于较低的压力。	当一个物体变小时，压力就会增加，所以它会缩小，直到达到未拉伸的大小。

为什么大气球的压力更低?

造成这种情况的原因有两个。第一个与气球的形状有关。小气球更弯曲，所以橡胶中更多的张力压缩气体，所以对于相同的张力，小气球中会有更高的压力。这就是为什么吹长而细的气球如此困难的原因，末端的钻头非常弯曲，所以压力非常高。

如果你想一下橡胶和拉力拉进来的方向，在弯曲的橡胶片上拉力是向下拉橡胶压缩气体，但在不弯曲的橡胶片上，橡胶主要是相互拉力而不是挤压里面的气体。

如果气球很小，它就会弯曲，所以很大的力会压缩气球里的气体。	如果它更大，那么橡胶中用于压扁气体的张力就小得多。

另一种效应是橡胶的特性。如果你拉伸橡皮筋，它开始是僵硬的，然后变得更有弹性，然后又变得非常僵硬，如果你给气球充气一半，它只是开始变得更有弹性。因此，如果一个气球比另一个稍微小一些，小气球上的橡胶会更硬，从而使压力更高。

如果你试着用完全充气的气球做同样的实验，这是行不通的，因为当你拉伸它们时，它们都会变得更硬，所以较大的气球会处于更高的压力下，空气会流动来抵消任何差异。

如果你拉伸一块橡胶，它开始时很硬，然后随着它变薄，它就不那么硬了，但当你把它拉伸得更久，它就会变得很硬。

这两种效应结合在一起，就解释了为什么开始吹气球很难，然后容易，然后又难。

为什么橡胶的行为如此奇怪?

橡胶是由许多长串状的分子组成的，偶尔会连接在一起(交联)，偶尔会形成一个间距很宽的随机和纠结的网。当你开始拉伸它的时候，橡皮筋会变薄，所以它会变得不那么硬，但是当你继续拉伸它的时候，橡胶分子开始变直，所以它们不能再拉伸了，橡胶又变硬了。

这和泡泡浴有什么关系?

你可能已经注意到泡沫不会永远持续下去。其中一个原因是泡沫最终会破裂，但还有另一种效应促进了这一点，这与这个实验有关。气泡是被薄层水包围的气体团。水的表面张力使它尽可能的小，有点像气球里的橡胶，但是水有一个更奇怪的力延伸曲线。力是恒定的，所以影响气泡内部压力的唯一因素是它的大小，小气泡的压力会比大气泡的压力高。这意味着气体将倾向于通过壁面(通过扩散)从小气泡泄漏到大气泡，使小气泡变小，大气泡变大。所以随着时间的推移，气泡越来越少，越来越大。

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泡沫被困在塑料布下，加速了25倍。忽略破裂的气泡，只看一个小气泡，它应该在缩小。	小气泡处于较高的压力下，因此空气会从气泡中泄漏出来