气球连通后的物理现象
当我们用一根管子将一大一小两个气球连接起来，并确保空气可以在它们之间自由流通时，最终的结果往往会出乎许多人的直觉：小气球会变得更小，而大气球会变得更大。这个看似简单的实验，实际上生动地展示了物理学中一个重要的原理——拉普拉斯定律。该定律指出，对于球形的弹性薄膜（如气球），其内部的压强与薄膜的曲率半径成反比。简单来说，气球的半径越小，其内部为了对抗橡胶收缩而产生的压强反而越大。
压力差的驱动与最终平衡
在初始状态下，两个独立的气球内部压强并不相等。小气球由于曲率半径小，内部压强较高；大气球则因曲率半径大，内部压强较低。一旦用管子将它们连通，高压强区域（小气球）的空气就会自发地流向低压强区域（大气球）。于是，我们看到空气从小气球流入大气球，导致小气球进一步萎缩，而大气球进一步膨胀。这个过程会持续下去，直到两个气球内部的压强达到平衡吗？并非如此。因为随着气球体积变化，其橡胶膜的张力也在改变。最终的平衡状态并非是两个气球变得一样大，而是一个动态的平衡：小气球萎缩到一定程度，其内部压强（由橡胶收缩力和曲率共同决定）与大气球的内部压强相等，此时空气停止流动。但此时，小气球剩余的空气已大部分转移给了大气球。
这个实验不仅是一个有趣的科学演示，也帮助我们理解人体肺泡的工作原理。肺部数以亿计的肺泡大小不一，但它们之间并不直接连通，而是各自通过气道与外界交换气体，这正是为了避免出现类似“大气球挤占小气球”的情况，从而维持所有肺泡的稳定开放，保证高效的呼吸功能。