虽然古代哲学家如柏拉图已经推测空气具有重量,但他们未能实际测量出这一重量,因此人们长期认为空气是无重量的。到了17世纪,伽利略通过实验证实了空气确实具有质量。
他的第一个实验利用气泵向玻璃杯中注入气体,通过增加压力使杯中充满空气。伽利略记录了杯子的重量,随后打开气泵,让空气逸出,再次称重。结果显示,杯子变轻了。伽利略解释说,这是因为逸出的空气带走了其重量。显然,减轻的重量应等于逸出空气的质量。
接着,伽利略进行了第二个实验,旨在确定空气的密度。他找到一个能够装满空气而不漏气的圆筒,然后灌入水至圆筒的三分之四容积,这意味着空气被压缩至原来的四分之一。假设圆筒内水的重量为1千克,称重后发现圆筒的总重量超过了水重量加上原圆筒的重量。超出部分的重量正好是圆筒内被水压缩的三分之四空气的质量。通过将这个超出重量除以水重量,伽利略计算出空气的密度。他得出的结果是空气密度为水密度的四百分之一,即0.0025克/立方厘米。然而,这一数字并不准确,因为后来的精确实验测得,在接近地面的空气层中,1立方厘米的空气实际重量为0.00129克。
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