2012年12月19日

科學玩具-物性-滴漏


鳥類常用喙(鳥嘴不好聽,專業一點好了)梳理羽毛,這種行為稱為理羽。所有的鳥類都會花很多時間在理羽上,牠們用喙整理羽枝,使羽毛的羽小鉤相互銜接,保持羽毛的完整性以便於飛行。

在理羽的同時也會用喙觸壓尾羽基部的尾脂腺,會分泌許多油脂(酯類);而鳥類會以鳥喙去沾取,然後均勻地塗在全身,而由於油水不互溶的特性,便形成一層防水膜,使羽毛潤澤且能防水,這就牽涉到極性與非極性的範疇。但是並非所有鳥類都有尾脂腺,通常水禽類的尾脂腺特別發達像鵝、鴉一類,而平胸鳥類則不具尾脂腺。
水和油不能相互混合,主要是因為兩者極性的關係。一為極性,另一為非極性的物體,和是否為液體無關,更和液體的比重(密度)無關。而所謂的極性與非極性就如同人的個性一樣,個性不同的人是很難相處的,若要勉強在一起,到最後一定會分開。

尤其是水禽類,這層油膜必須時時維持好,不然水會滲進縫隙內而達不到漂浮與保溫的效果,所以只要仔細觀察,很容易就能看到牠們在「塗油」的動作。
有種塑膠密封滴漏玩具也常讓人目不轉睛的觀察許久;容器內裝兩種極性不同而不互溶的液體(製作原理:礦物跟有色),截然地壁壘分明,中間有小孔讓液體能以小水滴的大小,緩慢而規律的來回流動。
而圖片中的滴漏有加上笑臉水車、滑水道等構造,運用一些造型,可做不一樣的變化,達到趣味的感覺。

不過就一個曾經摔到稍微有縫隙的滴漏而言,裡面的液體有著煤油的味道,也會揮發而慢慢減少,而裡面因有外界空氣的進入,而影響液體流動性與澄清度。

在實驗室或家中可以做嗎?當然可以讓學生看看「滴血認親」的神奇過程。
作法如下,只要準備好
1、白油(又稱為白蠟油,化工行買的,不過不便宜,300mL100元)
2、色素(食用色素,食品原料行買的,紅黃藍綠四色一盒/80元)
3、塑膠容器(強烈建議,至於為什麼,滴進去就知道)
當然白油換成煤油(礦物油)取代也可以,中油加油站有售,一桶190元;而色素用紅墨水或藍墨水補充液就可以了,例如連續印章的墨水。

先裝白油,再將有顏色的水用滴管滴進去,就會看到一團被油膜所包覆起來的深色液體,圓滾滾的躺在容器底部,很可愛哦!
加的越多,底部會有越多的液滴存在,但如果讓它們彼此互相接觸,不一會兒,有結合成更大的液滴囉!
讓學生先預測看看,
1、如果讓不同顏色的色素水滴融合在一起,會變成什麼顏色?
  (和光的三原色不同哦~)
2、為什麼不能用玻璃容器呢?
答案:1、黑色。2、水與玻璃的附著力太大,超過了內聚力(表面張力),所以會癱掉,而且流到哪黏附到哪。

6 則留言:

  1. 老師,不好意思。請教您兩個問題:
    1. 不是很清楚為什麼不能使用在玻璃材質...
    因為市面我有看過玻璃製商品也有類似的效果,那何謂水的表面張力呢?是什麼材質或是什麼環境條件,讓水開始黏著表面?
    2. 如果要產生這個效果,非得使用工業用油嗎?有沒有可以食用的物質,搭配可食用的色素,呈現出A液體在B液體裡自由流動又互不干涉的效果?
    抱歉問了一推問題,因為真的太神奇了!! ^______^"

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    1. 您好:
      1.可以用玻璃材質,但塑膠外殼可以「減輕整體重量」,而且使用上相對安全。另外,染色過的水會沾少量沾黏在玻璃上,流動時,會在大水滴移動的路徑上留下小小的水滴。造成這個現象可能的原因還有容器內部不乾淨,使得水滴附著在表面上。
      2.使用「白蠟油+水+食用色素」即可達成您要的效果,但要注意攀緣現象,所以容器要密封好哦!

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  2. 請問老師, 如果把水改成食鹽水, 原因是拉大食鹽水和白蠟油的密度gap. 這樣可以放入塑膠小船讓他浮在水上,沉於油下. 請問是否可行? 謝謝.

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    1. 您好:
      只要塑膠小船密度界於食鹽水和白蠟油兩者之間,可以嘗試看看。

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  3. 您好
    我使用矽利康油和水彩顏料加水染色,內容物有一個塑膠船和一些砂礫和貝殼,但搖晃後會變的霧霧的,即使靜置一段時間也是如此
    請問是使用油的種類錯了還是有砂礫貝殼的因素?
    謝謝

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