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浮沉子法

浮沉子是一種物理演示儀器,最初由法國科學家笛卡爾(1596—1650)創造。它通常是由一個玻璃制的小瓶體構成,小瓶的一端開有小孔,允許水通過小孔進入或離開瓶體。浮沉子的工作原理基於帕斯卡定律阿基米德原理。當外部壓力改變時,瓶內的空氣被壓縮或擴張,影響瓶體的體積,從而改變其在水中的沉浮狀態。

製作浮沉子的一種常見方法是將一個小藥瓶(如口服液瓶)放入一個較大的塑膠瓶中,通過擠壓塑膠瓶來改變內部空氣的壓力,進而觀察浮沉子的沉浮變化。當塑膠瓶內的空氣被壓縮時,壓強增大,水被壓入小瓶內,增加其重量,導致浮沉子下沉;鬆開手後,壓強減小,小瓶內的水被壓出,重量減輕,於是浮沉子上浮。

此外,還可以使用其他物品製作浮沉子,如吸管回形針。這些自製的浮沉子同樣基於浮力原理和帕斯卡定律,通過改變內部空氣的壓力來控制沉浮。

除了演示物理現象外,浮沉子還可用於科學研究,例如測定微量的氣體代謝。在這種套用中,浮沉子被用來監測生物樣本的氧氣消耗和呼吸商等生理指標。這種方法涉及將微量的試樣放入浮沉子中,通過測量由於氣體代謝引起的浮沉子中體積變化來計算氣體量的變化。