科學遊戲－熱學－導熱滾珠杯

原文發表於Yahoo奇摩部落格2008年11月05日。

教師在說明近代最新科技時，往往受限於材料與經費，無法讓學生深刻瞭解並學習操作。本活動使用的每一種材料皆可重複使用，既環保又節能，且讓要丟棄的垃圾重新賦予價值，並讓科技與生活更接近。

準備器材：蠟燭、紙杯、滴管及水

操作演示：

１、將一個空紙杯放在燭火上，向學生展示，並發現空紙杯會燃燒。

２、然後再拿另一個紙杯倒入一些水，再度放在燭火上，比較兩次不同做法的結果
　　差異。
３、等到加熱一段時間之後，讓杯底附著上焦黑的碳粒。

４、使用滴管吸水，慢慢低下水滴，觀察滴在杯底的水滴和一般的水滴有什麼差異
　　。

產生結果：

第一次做的時候，因為蠟燭燃燒所產生的熱傳導到紙杯，當溫度達到紙的燃點時，即產生燃燒現象。而第二次用同樣的材料做的時候，因為加了一些水到紙杯中，當蠟燭燃燒時，熱量經由紙杯傳導到水中，溫度便達不到燃點，紙杯因此燒不起來。

用滴管滴水到燻黑的杯底，只看到圓滾滾的水珠，無法附著在燻黑的部分，而是向沒有被燻到的地方快速溜走。

原理說明：

物質燃燒有三要素：可燃物、助燃物和達到燃點。在本活動中可燃物為紙杯和蠟燭，助燃物為空氣中的氧氣，而燭火持續的燃燒則有助於達到燃點。

因為蠟燭為二十二烷（固態），含有比較多的碳元素，所以在燃燒時，常常因燃燒不完全，而使得未燃燒的碳元素釋出到空氣中，形成所謂的黑煙。這些黑煙實際上是固態的碳粒，後來便附著在較冷的杯底，形成一層具有疏水性的薄膜。

這層薄膜由於比水分子小，所以不會讓水滲透進去。加上水的表面張力，便在碳膜上形成一顆顆渾圓的小水珠，無法附著在固定的地方，形成一種有趣的防水現象。

進階應用：

蓮葉之所以防水，就是水的分子無法滲進蓮葉上比水小的隙縫中，這稱之為「蓮花效應｣。生活上的應用有防水塗料及烤漆技術、不沾水的衣料材質及編織方法、自動抗菌清除灰塵的陶瓷衛浴用品等等。