潜艇是如何工作的?

德里克-大家好，欢迎来到科尔切斯特县高中，我们今晚来到这里。热烈欢迎你的到来。和我一起来的是一位刚接触厨房科学专题的科学家他将做一个你可以在家做的伟大实验。请注意听细节，因为这很容易。你能自我介绍一下吗?

大家好，我叫Sheena Elliott，是剑桥大学物理学专业的博士生。

德里克:好的，快速地说一下，我们准备好了什么?今天的厨房科学我们要讲些什么?

希娜-我们有一个笛卡儿潜水员，我们要做的是模拟潜艇是如何在柠檬水瓶子里工作的。

德里克:太棒了，我们马上就来。和我们在一起的还有一名来自科尔切斯特县高中的学生，所以你能告诉我你的名字和你的年级吗?

阿曼达-我叫阿曼达，上六年级。

德里克-太好了，谢谢你来。我们很想知道志愿者们是否喜欢科学。你在学校学科学吗?

阿曼达-我三门科学和数学都要学。

德里克-好，那你打算继续做更多这样的事吗?

阿曼达-是的。

德里克:我们已经有了一个皈依者，但希望我们能让你更多地转向科学。现在，要在家里做这个实验，你需要一些非常简单的东西，希望你已经有了。首先，一个吸管或笔盖。某种吸管或圆珠笔的盖子都可以。其次，你需要一瓶柠檬水。基本上是越大越好:如果它有两升那么大，那就很好了，它需要清空并装满水。第三，你需要一些蓝糖或橡皮泥，就这样。现在希娜将告诉我们如何处理这些东西以及如何设置它。

希娜:首先，我们需要把吸管切成两到三厘米长的段，如果没有，我们可以用笔盖，然后我们需要把吸管的末端堵住。如果这是一支两头的钢笔，我们就需要把它封起来，这样里面就只有一个气穴了。吸管也是如此;你只要把两端都堵住。所以你需要的是一个密封在吸管或笔盖上的空气袋。它必须是非常好的密封。然后你需要确保它浮起来，但你必须让它只是浮起来。你可以在一大杯水里练习。把它放进水里。如果浮得太高，再加一点橡皮泥。 If it sinks to the bottom then you might have to take some off and play around with it until you get it just right.

德里克:好的，橡皮泥压在上面了，你只需要取适量就行了。

希娜:对，没错。

德里克-然后你怎么处理柠檬水瓶子?

希娜-你要把柠檬水灌到瓶子的顶部，刚好到瓶口，这样顶部就没有空气了。然后你要把你的小空气袋放进你的吸管或笔盖，就在顶部。然后你需要用力拧紧瓶盖。

德里克-好了，这就是安排。那么人们会怎么做?

人们所要做的就是挤压瓶子，看看会发生什么。

德里克:那就这样吧。你要做的就是找到那个气囊，它可以是一个笔盖，也可以是一根大约一英寸长的吸管，然后在两端塞上适量的橡皮泥，这样它就能浮起来了。然后在一个柠檬水瓶子里装满水，把小气囊放在顶部，盖上盖子。拧紧它，挤压瓶子，看看会发生什么。当然，你可以在家里做，我们稍后会在节目中做。当然，我们会有一个志愿者来做这件事，我想知道，阿曼达，你认为我们做这件事会发生什么?

阿曼达:我不知道，但我觉得可能会涨。

德里克:有什么理由吗?你为什么认为会发生这种事?

阿曼达-我不知道。

德里克:好，这很公平，因为后面会解释的，希娜会告诉我们这和我们周围的现实世界有什么关系。不管怎样，你在家，我们希望你也这样做，希望你现在已经掌握了所有的细节。如果你喜欢，请打电话告诉我们结果，因为有奖品!所以在节目的后面，我们将在柠檬水瓶子里的气穴旁静候，看看会发生什么。稍后请回到科尔切斯特县高中。再见。

后来……

德里克-大家好，欢迎回到科尔切斯特县高中，我们一直在等待节目的最后一部分，用柠檬水瓶子做这个实验，里面有一种漂浮的东西。希娜也在，希娜，你能告诉阿曼达她现在该怎么做吗?

希娜-好吧，阿曼达。你所要做的就是走到瓶子前，把手放在瓶子周围，稍微挤一下。

德里克-告诉我们你看到了什么。

阿曼达-它下去了。

德里克:好吧，告诉我更多。发生了什么事，进展到什么程度?

阿曼达-它一直到底部。

德里克-好的，当你松开手的时候，会发生什么?

阿曼达-它又升起来了。

德里克-所以我们看到的是，当阿曼达挤压瓶子时，末端有橡皮泥的吸管和里面的气袋一直下沉到瓶子的底部。当她把手移开，释放瓶子的压力时，瓶子又回到了顶部。阿曼达，你知道为什么会这样吗?

阿曼达-我不知道。

德里克:没关系，因为希娜·艾略特在这里，她安排了这个实验。那么，希娜，这里首先发生了什么?

在我们理解发生了什么之前，我们真的需要知道为什么它会漂浮。漂浮的东西和下沉的东西有什么区别?为此，我们将求助于阿基米德定律。阿基米德说的是，要使某物浮起来，它所排开的水的重量必须大于你想让它浮起来的东西的重量。当我们让稻草漂浮起来的时候，很明显，它占据了更多的水空间，而水的重量比稻草和它的橡皮泥还要重。所以它是浮动的。

德里克:好吧，我们来举个例子。我在想象一个又大又轻的东西比如一大块聚苯乙烯。我想如果你把它放在水面上，它会占用更少的水的重量，所以它不会移动任何东西，也不会下沉。

希娜-没错。这都取决于密度因为你在谈论它所占的体积和它的重量。归根结底，如果它的密度比水小，它就会浮起来，如果它的密度比水大，它就会下沉。

德里克:所以我们做了一些东西，末端有橡皮泥的吸管，它的密度比水小。阿曼达挤瓶子的时候发生了什么?

希娜:当我们挤压瓶子的时候，我们增加了瓶子里的压力。这是整个瓶子内部的压强在增加。问题是水很难压缩，而空气相对容易压缩。所以通过压缩吸管里的空气，你可以让吸管变小。虽然它的重量是一样的，但它占用的空间更小所以它的密度增加了因此相对于水的密度增加了，开始下沉。

德里克-所以当你挤瓶子的时候，你是在挤瓶子里的水，但是因为它不能被挤，所以它必须用别的东西把它挤出来，那就是吸管。

希娜:是的，正是因为空气比水更容易压缩。

德里克:那么我们什么时候才能在现实世界中看到这种效果呢?

这就是鱼在水中控制高度的方法。它们的内部有很小的气囊和压缩气囊的肌肉。所以鱼实际上是通过压缩这些气囊来改变密度的。这也是潜艇和压载舱的工作原理。它们让水进来增加它们的密度，把水抽出来减少它们的密度。

德里克:所以压载舱就像这个气穴。他们想怎么压缩就怎么压缩。

希娜-是的。这就是他们的工作方式。

德里克:哇。阿曼达，你明白吗?

阿曼达-是的。

德里克-是的，我一直想知道潜艇和鱼是怎么做到的。你呢?

阿曼达-我也是。

德里克:我已经解释过了。你觉得我们的实验怎么样?

阿曼达:我真的很喜欢，感觉太棒了。

德里克-你会回家和你认识的每个人做同样的事吗?

阿曼达-我会的。

德里克-太棒了，一个皈依者!我们在节目的这一部分制作了很多这样的东西。非常感谢科尔切斯特县高中的Amanda还有Sheena Elliott她会回来跟我们讲更多的厨房科学。以上就是科尔切斯特郡高中的全部内容，我们下次再见，在英格兰东部的某个地方学习更多的厨房科学。在那之前，再见。