用气体和液氮做实验

本周德里克和伯明翰大学的克里斯·穆尔黑德博士以及剑桥大学希尔路中学的学生志愿者玛丽在一起。他们将使用液氮，液氮非常寒冷，可能非常危险。克里斯接受过特殊的液氮安全训练，你不应该在家里做这个实验。

为了做这个实验，我们使用了:

-装满氦气的气球

——装满空气的气球

-一桶液氮

我们是怎么做实验的:

克里斯把装满氦气的气球放进液氮里。

我们观察发生了什么，然后又把气球拿出来，观察气球是如何变化的。

克里斯用一个普通的充气气球重复了这个实验。

这是怎么呢

首先，我们需要了解液氮是什么。80%的大气是由氮气组成的，液氮也是同样的气体，冷却到零下196摄氏度。然后转向

从气体变成液体。当一个装满氦气的气球被放入液氮中时，它会变小。事实上，它缩小到原来体积的四分之一。为什么会这样?

气球是由橡胶制成的，而橡胶喜欢收缩。你可以很容易地通过拉伸橡皮筋看到这一点——如果你拉伸它并松开它，它会收缩回原来的大小。一个装满空气的气球不收缩的原因是因为它被内部空气的压力保持在较大的体积上。当你把气球放入液氮中冷却气体时，里面的气体原子运动的速度就会减慢。这意味着它们撞击气球壁的强度和频率都较低，从而对橡胶壁产生较小的力。当作用在气球内部的力减小时，橡胶就能够收缩。

当气球从液氮中取出时，气球开始变大，并开始向天花板浮动。这是因为当气体再次升温时，原子开始以更快的速度四处移动，气球内部的压力增加，橡胶被迫膨胀。

用一个充满空气的气球重复这个实验，结果略有不同。充气的气球不是收缩到原来体积的四分之一，而是变得更小，更平坦。在气球内部，你会看到底部漂浮着少量液体。这是什么?

原来液体是液态空气，这就是为什么这个气球比氦气球小得多的原因。

当气体变成液体时，它的体积急剧减小。事实上，液态空气的体积大约是气态空气体积的七百分之一。氦气球之所以没有出现同样的结果，是因为氦气要在更低的温度下才会液化。相比之下，正常的空气会在液氮的温度左右变成液体。

通过将液氮放入空品客薯片容器中，可以证明分子以气体形式存在时需要多大的空间——不久之后盖子就会弹出。这与气球中气体收缩和膨胀的过程完全相同——当液氮蒸发时，它的体积是原来的700倍。我们使用品客薯片管的原因是它的盖子是由轻质塑料制成的，可以安全地吹掉。你绝对不能把液氮放进密封的罐子里，因为它会爆炸。不用说，不要在家里尝试!

想了解更多吗?

超低温和超导的科学是克里斯·穆尔黑德的一些专长!如果你想了解更多关于这个厨房科学实验或他的任何研究，那么你可以通过伯明翰投资组合伙伴关系与他联系。