比如 油的密度小於水 把1ml油倒入水中 發現油漂浮在上面 但我做了個實驗 把1斤油倒入10ml水中(為了看的清楚 我把水加了紅色) 並沒有發現10ml水在下面 而發現10ml水和油混在了一起 這個實驗充分說明 物體的密度小於液體的密度,則物體總是漂浮 這是個錯誤的結論


「物體的密度小於液體的密度,則物體總是漂浮」。這句話描述在初高中知識範疇內,是對的。但是一旦脫離初高中知識體系,考慮真實世界的情況。比如這個「物體」是液體(包括部分固體小顆粒)。「液體」也不是普通的理想的流體,那這個行為就會非常非常複雜了.....

在遠離理想剛性固體和理想流體的情況下,浮力的來源:壓力差,不一定在物體動力學中佔據主導。液體親和度,表面張力,粘滯阻力甚至化學鍵之間的相互作用都有可能造成影響。

大劑量油和少量水混合,水會形成小水滴,粘滯阻力和親和度會阻止水滴混合,所以水和油無法完全分離,這個場景其實有點像泡沫。又例如,往高粘滯流體(油漆)里加小石子,你會發現小石子就卡在油漆中浮不上來也沉不下去。類似的例子數不勝數,他們的共同點在於:他們都不是理想的「物體」和理想的「流體」,壓力差不再是主導了。

所以,題注claim這句話是錯誤的結論,科學來講沒有問題。而且根據題主實驗的結論,我們可以將這句話改寫成:「若物體的密度小於液體的密度,除液體壓力以外的所有作用力可以忽略的情況下,則物體總是漂浮」。

PS:物理定律從來沒有「絕對正確,絕對普世」的表述,畢竟物理不是數學。通常而言,物理定律都會表述為:XX定律在YY的條件下,是成立的。

比如牛頓定律在低速宏觀的條件下,是成立的。歐姆定律在一定溫度範圍內(太低超導,太高就開始非線性了),是成立的。等等等等

而更多時候我們甚至不知道YY條件是啥(比如相對論發現以前的力學),一旦發現XX定律在ZZ條件下不成立,那就是全新的物理了。這也是物理學,乃至人類探索前進的動力之一。


comment:少量的水在油中會形成水滴,因為不互溶。這些水滴不受擾動靜置足夠長時間後會下沉,因為重力不抵浮力。但小水滴會不會自發融合形成大水滴,這個問題就稍複雜一些,涉及到水滴之間黏附和表面張力的競爭,我不確定是否有確切結論。即使自發融合也要考慮兩個水滴見面的概率。而很微小的水滴在熱運動下會做布朗運動,不一定會嚴格沉底。最終水滴的數密度應該符合玻爾茲曼分布。


我提示幾個因素,你可以再做幾次實驗,然後思考一下其中的道理:

1. 首先確認你的染劑本身不溶於油,不會造成干擾

2. 按你描述,應該是用普通倒液體的方式倒進去的,水流速度快,相當於進行了一次攪拌,有沒有靜置足夠長時間等穩定呢?

3. 使用其他的倒入方法,最簡單的方法是用一根筷子貼住容器壁(沒有液體的部分,但盡量靠近液面),然後慢慢沿著筷子倒入液體,用非常慢的速度。實驗結果會不會有變化?也可以反過來先倒油,再倒水。

4. 容器開口的大小有沒有影響呢?同樣體積的液體,在不同底面積的柱形容器中,性質是略有不同的

做實驗的想法和動手能力都很好,下一步是怎麼根據現象來設計更多實驗,提出假設並驗證。


這是簡略說法,簡略的看當然是沒問題的。實際上還要考慮液體的相溶性、界面能量等等。


這個直接用公式就行了,所受浮力等於排開水的重力。排開10ml水無法提供足夠的浮力,所以油下去與水混合。那個密度小就漂浮有一個前提是水足以提供足夠的重力。你想想你遇到的題裡面是不是水都夠了。


這話在初中範圍也不全對啊,木塊放在裝有少量水的容器里,也不會漂浮。


你這其實屬於語言誤用的問題,和物理問題無關。漂浮本身就是指小體積的東西和明顯更大體積流體之間的位置關係。油滴和水之間叫分散或懸浮。

此外水裡還能溶解不少空氣,或者水溶物也完全可以是密度更小的。溶解在水中後,自然不能是漂浮了。


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