2013年2月19日

科學玩具-化學-爆丸


一年多前鋼彈科學玩具-能量轉換-燃燒吧!鋼彈!)入手的同時,也買進了這一款爆丸,操作方法大同小異,但是裡面所蘊含的科學原理卻是大異其趣。鋼彈是種讓力學能轉換成熱能的演示利器,少了一個還可以有其他功能,但是這組爆丸缺一不可,而且還有使用上的限制呢!
兩兩一組的爆丸,是我自己取的名稱
物如其名,操作時會有爆炸的效果,同時產生火藥炸裂開來的聲音

本來是想把它叫做「青龍 ㄅㄧㄥˋ ㄅㄧㄤˋ 丸」(某種神奇補品),不過這已經是大學時代的遙遠記憶。叫做「烏雞丸」嘛,也怪怪的,但是我覺得很像一種小時候常吃的食品,它是用紅豆和黑糖做的,深色的球體上還裹了一層薄薄的白色糖粉。後來爆丸這部日本動漫流行時,也出了一系列的模型,所以才把它叫做這個名字。
為了防止在攜帶過程中不慎引起反應,所以在兩球中間夾有一層緩衝軟墊
不然放在口袋中,有可能會引起悲劇

這算是一組重量級的玩具,光是準備一個班可以操作的份量,就重達好幾公斤,不算是輕鬆的負擔。原因是兩顆球的質量如果太輕,動能就會減少,動能若是降低到一定的程度,碰撞起來的能量就不足以引起火花,沒有了火花,效果就出不來,等於是做白工,球在碰撞前跟碰撞後沒什麼兩樣。
上面其實有沒有標示成份的化學物質,稍有碰撞就會剝落
所以只要操作完畢,務必要洗手

做白工的意思就是給予的能量沒有達到化學反要發生時所需要的活化能,如同沒有超過門檻,反應是不會發生的。所以想要出現劇烈的氧化反應,聽到該有的爆裂聲響,就一定要超過閾值才行。
以綠色球為例,可以發現上面的塗料並不均勻,有的區塊多,有的地方少得可憐

這顆藍色球就有點像被隕石炸過的月球表面,在還沒有使用前就已經是這副德性

所以操作的方法很簡單,就是左右手各拿一顆小球,分開一段距離後再往中間急速碰撞,這樣才能提供超越活化能的能量。「碰」的一聲,空氣彷彿被撕裂開來,夾雜著些許煙硝味,這種反應使得新物質產生了,肯定是化學反應。
用力撞擊一次後,可以發現在撞擊點上的物質已經不見了,這是反應發生的證據
物質之間產生化學變化,變化之中產生的氣體逸散和固體崩落


撞擊多次之後,兩球上留下對應的印記,未反應的物質亦殘留另一方的表面上
由於撞擊點厚度不均勻,所以殘留的多寡和型態並不容易預測

當初推薦給教科書出版社時,我把它定位在化學反應中的「碰撞學說」演示教具。先說明反應的進行,先決條件是粒子需要發生碰撞,沒有碰撞的粒子是不會發生反應的。接著再演示碰撞發生時,輕微的碰撞代表粒子能量不夠,同樣也不足以引發後續的反應。若是碰撞方向不對,稍有偏差,反應也不一定會發生。
學生所提供的美國舶來品,是在某一個科學博物館買到的
看樣子已經飽受摧殘,剩下的塗料已經無法因為碰撞而劇烈反應了

碰撞時有白色煙霧產生哦!(碰撞瞬間請看頭髮,顏色對比較強烈)

這是一組很典型的氧化還原反應,由於那種煙硝味很「濃郁」,很像煙火火藥的味道,而且還會冒出一縷白煙,所以我猜裡面有氧化劑(氯酸鉀之類的),若是額外加些像是紅磷之類的還原劑在裡面,效果應該會很刺激。若是您知道成分是什麼的話,也請不吝告知。

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