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1654年5月8日:马德堡半球实验

编辑:古诗文网发布时间:2022-07-25

1654年5月8日,时任马德堡市(现德国萨克森-安哈尔特州的首府)市长的奥托·冯·居里克进行了著名的“马德堡半球实验”,目的是证明大气压的存在。而此实验也因格里克的职衔而被称为“马德堡半球”实验。

当年的进行实验的两个半球仍保存在慕尼黑的德意志博物馆中。现实也有供教学用途的仿制品,用作示范气压的原理,它们的体积也比当年的半球小很多。若把半球的空间抽成真空,就需再用十六匹马才能拉开。

马德堡半球事件

原由

1654年,马德堡市长奥托·冯·格里克听到托里拆利的事,又听说还有许多人不相信大气压强;还听到有少数人在嘲笑托里拆利。因此,虽然远离意大利的格里克在德国,但他很为托里拆利抱不平。

他匆匆忙忙找来玻璃管子和水银,重新做托里拆利这个实验,断定这个实验是准确无误的;再将一个密封完好的木桶中的空气抽走,木桶就“砰!”的一声被大气“压”碎了!

有一天,他和助手做成两个半球,直径14英寸,约37厘米,并请来一大队人马,在市郊做起“大型实验”。

这年5月8日,马德堡市风和日丽,一大批人围在实验场上,熙熙攘攘十分热闹。有的支持格里克,希望实验成功;有的断言实验会失败;人们在议论着、在争论着、在预言着;还有的人一边在大街小巷里往实验场跑,一边高声大叫:“市长演马戏了!市长演马戏了———”

格里克和助手当众把这个黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈;再把两个半球壳灌满水后合在一起;然后把水全部抽出,使球内形成真空;最后,把气嘴上的龙头拧紧封闭.这时,周围的大气把两个半球紧紧地压在一起。

格里克一挥手,四个马夫牵来十六匹高头大马,在球的两边各拴四匹.格里克一声令下,四个马夫扬鞭催马、背道而拉!好像在“拔河”似的。“加油!加油!”实验场上黑压压的人群一边整齐地喊着,一边打着拍子。

4个马夫,8匹大马,都搞得浑身是汗。但是,铜球仍是原封不动。格里克只好摇摇手暂停一下。然后,左右两队,人马倍增。马夫们喝了些水,擦擦头额上的汗水,又在准备着第二次实验。格里克再一挥手,实验场上更是热闹非常.16匹大马,使劲拉,八个马夫在大声吆喊,挥鞭催马……

实验场上的人群,更是伸长脖子,一个劲儿地看着,不时地发出“哗!哗!”的响声。

突然,“啪!”的一声巨响,铜球分开成原来的两半,格里克举起这两个重重的半球自豪地向大家高声宣告:“先生们!女士们!市民们!你们该相信了吧!大气压是有的,大气压强是大得这样厉害!这么惊人!……”

原理

实验结束后,仍有些人不理解这两个半球为什么拉不开,七嘴八舌地问他,他又耐心地作着详尽的解释:“平时,我们将两个半球紧密合拢,无须用力,就会分开.这是因为球内球外都有大气压力的作用;相互抵消平衡了。好像没有大气作用似的。今天,我把它抽成真空后,球内没有向外的大气压力了,只有球外大气紧紧地压住这两个半球……”

即抽气前,半球的外部压力等于其内部压力等于大气压。但抽气后,半球外部压力大于其内部压力,并且半球内部为真空。就好像大气压“压”住了两个半球。所以这两个半球必须用较大的力才能拉开。

通过这次“大型实验”,人们都终于相信有真空;有大气;大气有压力并且很惊人,但是,为了这次实验,格里克市长竟花费了4千英镑。后来,托里拆利通过实验测出了大气压强。

结论

马德堡半球实验证明:大气压强是存在的,并且十分强大。实验中,将两个半球内的空气抽掉,使球内的空气粒子的数量减少、下降。球外的大气便把两个半球紧压在一起,因此就不容易分开了。抽掉的空气越多,半球所受压力越大,两个半球越不容易分开。

社会评价

今天,人们可以在慕尼黑的德意志博物馆看到这个实验的原始“设备”,也就是那两个半球。世纪之交时,马德堡市在当时的德国园林博览会场地内建起了一座“千年塔”,里面也放了两个半球,以纪念格里克,不过,这两个半球是复制品。

为了纪念这位市长,马德堡市民在老市政厅旁的小广场上竖起了他的雕像,还用他的名字来为年轻的马德堡大学命名。