小实验：证明空气有质量

一般情况下，物体的质量可以用天平直接测量，但是气体有没有质量呢？从微观角度来讲，气体是由分子组成的，分子有质量，当然空气也有质量了，但是能不能用实验来证明呢？中学我们使用的质量测量仪器为天平，能不能用托盘天平证明呢？

笔者曾想，将一个较大的气球放在调节好的天平上面，调节天平平衡，然后将天平打满气，再放在天平上面，天平应该不在平衡，打气后，气球质量增加，天平指针应该偏左，但事实并不是这样，天平几乎没有变化。

假如说气球打满气后的体积为 1L，根据空气的平均密度为1。29KG/M3，可知气球内空气的质量为约1。29G，绝对可以使得天平不再平衡，但事实上并没有看到上面的现象。

原因何在呢？

事实上，我们忽略了一个重要的因素：空气的浮力。

气球打气以前，体积很小，所受浮力可以忽略不记，但是打气后，体积增大，此时的浮力就不可以忽略了。

我们设气球的质量为M0，空气的密度为P0，打气后，气球的体积为V，内部空气的密度为P

打气前，气球对天平左盘的压力为：

F1=G0=M0* g

打气后，气球对天平左盘的压力应为此时的重力和受到的浮力的合力：

F2=G0+PgV-  P0Gv

因为气球打气后会受到球皮的弹力，使得内部气体受积压密度变大，故：P>P0，但是由于球皮的弹力不是很大，所以P0和P相差不是很大，也就是说，F2和F1差别不大，所以几乎观察不到预期的实验现象。

从上面的分析可知，要得到预期的实验现象，首先应该保持盛放空气的容器的体积不会发生变化，才是实验成功的关键，于是，笔者设计了下面的实验：

找来一个空饮料瓶，在瓶盖上面打个小孔，然后将一个自行车轮胎的气门装在瓶盖上面，再将瓶盖盖上，拧紧（不能漏气）这样，就可以用这个装置来完成证明空气具有质量的实验了。实验时，可以先将没有用打气筒打气的空瓶放在调节好的天平左盘，再在右盘加砝码，使得天平平衡，然后用打气筒给饮料瓶中打气，打入教多的气体，然后再放在天平的左盘，天平将不在平衡，指针明显偏向左边（实验时，笔者在天平的右盘加了一个5G的砝码后指针还是偏向左边）

李亚朋

西安市庆安中学