波以耳定律的印證
明道高中 程明亮
印證波以耳定律有多種方法，以震撼性來說，注射筒連 結底片盒，可以將底片盒蓋發射出去，震撼性十足；若將約 5 個吹好的小型氣球，放進可抽氣真空密封罐中，將罐內氣 體盡量抽出，可見到氣球逐漸長大，並互相擠壓的有趣畫 面；如果在真空密封罐中，先放入一裝了半滿水的燒杯，再 將裝水七分滿的試管，按住試管口，倒放入裝水的燒杯中，
將罐內氣體逐漸抽出，可以看到試管液面逐漸下降，凡此種 種，都是驗證波以耳定律的有趣實驗。
原理：
定溫下，定量氣體的體積與其壓力成反比，稱波以耳定律。就 像充了氦氣的氣球升空，因為越高空的空氣越趨稀薄，所以大氣壓力 也隨之而降，故升空的氦氣氣球，因體積逐漸增大，最後將面臨漲大 撐破的局面，終究再落回地球，在上升的過程，只要溫度不變，都應 合乎下列的比例關係：
1 2 2 1
P P
V V =
V：氣體體積 ； P：該氣體的壓力 或 P1V1＝P2V2材料：
小型氣球 5~6 個1
底片盒附盒蓋 1 個 油性黏土 1 包
塑膠注射筒(50 毫升) 1 支 可抽氣真空密封罐 1 個 內徑 0.4 公分塑膠管 4.5 公分
燒杯(100 毫升) 1 個 試管(長約 20 公分) 1 支 紅墨水 1 瓶 鑽洞小錐子 1 支 酒精燈 1 個 打火機 1 個
做法：
1. 點燃酒精燈將小錐子尖端稍微加熱數十秒，立刻在塑膠注 射筒頭部靠邊處鑽一小洞。
2. 再度加熱錐子尖端，立刻在底片盒底部正中間處鑽一較大 的洞，孔洞大小恰使塑膠注射筒管口塞入密合，試試注射 筒的推桿是否順暢，將推桿保持在氣體體積最大的位置。
3. 將內徑 0.4 公分的塑膠管 4.5 公分長，塞進注射筒管口，
在塑膠管周圍開始填入油性黏土至八分滿，如此做的目
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的，是使氣體的空間縮小，便於產生較大的壓力。
4. 套上底片盒蓋，左手食指按住注射筒頭部靠邊的小洞，再 用右手慢慢將推桿往前推，是不是感覺越推越難推，當體 積小到某一程度時，”啪”一聲，哇！底片盒蓋瞬間發射出 去了，因為壓力已經大到足以推開盒蓋了。
5. 接著做第二個實驗，取一個可抽氣真空密封罐，放入約 5 顆吹好的小型氣球，使空間約略被氣球占滿，蓋上蓋子，
開始抽氣，觀察氣球體積的變化。
6. 緊接著再做第三個實驗，取 100 毫升燒杯裝九分滿水，滴 入 3~5 滴紅墨水，使成紅色易於觀察，將紅色的水倒入長 試管約七分滿，以大拇指按住試管口，倒放入裝水的燒杯 中，再將燒杯連試管一起放入可抽氣真空密封罐中，蓋上 蓋子，開始抽氣，觀察試管液面高度的變化。
7. 當空氣重新進入罐中時，試管液面立即恢復到原來的高 度。亦即試管內氣體的體積隨著壓力變小而逐漸變大，至 空氣重新進入罐中，壓力又變大，所以體積又變小了。
動腦想一想：
1.
在底片盒的實驗中，若忘記按住注射筒頭部靠邊的小洞，當右手將推桿往前推時，是否能把底片盒蓋發射出去？
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4
2.
若實驗時，注射筒頭部的小洞未按住，主要是下列那一項 因素未保持前後一致？(1)氣體溫度 (2)氣體莫耳數 (3)氣體壓力
3.
在氣球的實驗中，若密封罐中只放一顆氣球，假設能將密 封罐中的氣體抽到真空，則罐中氣球會呈什麼情況？4.
在第三個實驗中，若密封罐中的空氣壓力為 Pa 釐米汞柱 (cmHg)，封在試管內氣體的壓力為 Pb 釐米汞柱(cmHg)，試管與燒杯的液面高度差為 h 釐米(cm)，則 Pa，Pb，h 三 者之間的關係為何？
5.
開始時，試管液面高於燒杯液面，抽氣之後，試管液面下 降，繼續抽氣，可不可能試管液面高度比燒杯液面高度 低？為什麼？
注意事項：
使用酒精燈加熱錐子，然後在注射筒及底片盒底鑽洞時，
需注意安全。
