题目

在一个天平的左边放一个未充气的气球,右边放一个充满气的气球,两个气球的质量相同,天平是否倾斜?

提问时间：2021-03-22

答案

(1)这要看充的是什么气,如果是氢气或者氦气,比空气密度低很多,充气那边直接升空了,自然是瘪的那边重.反之,充二氧化碳,比空气密度高很多,充气那边重.(2)我知道你想要的不是上面的答案,而是充入和环境一样的空气.近似地,两边是平衡的.如果将气球里的空气和气球看作一个整体,比起瘪的气球,多受到了内部空气的重力,但又受到多出体积的空气浮力.因为气球内空气和外部空气密度(近似)一样,所以这刚好抵消,两边平衡.(3)但(2)的结果只是近似,如果考虑精细一些,会是充气那边重.因为气球的弹性,充气后有收缩的趋势,这会略略增加内部空气的压强,因此也增加了内部空气的密度,重力比浮力略大一些,结果就是更重一点.但这个效应极小,对于一个普通的橡胶气球,充入1升的空气,内部压强约比大气压多出5%,大约重了0.06克,这比气球本身1-3克左右的重量少很多,也低于大部分天平称的最小刻度,加上气流、气球本身质量不均等造成的误差和干扰,这0.06克可以忽略不计.