2013年1月21日

科學玩具-物性-三合一滴漏計時器


不管在什麼時候,特殊的動態物體總是能吸引大部分人的眼光,誘使玩家伸手去觸摸,拿起來看一看之後,就是將其翻轉倒置,完全不用旁人教,也不用說明書就能讓油中的彩色水滴像珍珠般地落下,這種本能上就會玩的玩具就叫做「滴漏」。

這種三管合一的「滴漏」是蠻特別的教具,內部使用的材質和沙漏完全不同,兩邊的圓柱中除了可以看到液體互不相溶的現象,透過有色液體(水)的沉降,還可以講解密度等物理性質,並且透過中間看似懸空的轉輪,有色液體(水)的撞擊造成力矩的不平衡,還可以讓其有如水車般的轉動。

這是因為水是具有氫鍵的極性物質,而油為非極性有機物質,利用的是油與水之間性質的迥異,所以兩者並不會互溶。若再加上密度的因素,在混合時,會使得密度較大的水珠向下沉,而密度較小的油滴則往上跑,最後兩者分離,形成壁壘分明的交界面,並可以交界面上看到全反射的現象。
這個東西曾經出現在我的論文中不起眼的一角
但是卻是講解密度、壓力與浮力的不二選擇

在中間的(Soother Ooze Tubes)管內,則是一種分子間黏滯力蠻強的液體,不易流動為可觀察的物理性質。但總不能像固體般不流動,或是像黏膠一樣緩慢的攤開,所以裡面的液體性質套句話來說,就是「有點黏又不會太黏」(很久以前的廣告Slogan)。其中的液體如果要找替代品的話,可以考慮用保麗龍膠或是食用糖漿。不建議用洗碗精的原因是「不夠黏稠」,氣泡很快就能浮上去,反而看不到該仔細觀察的現象。
剛拿出來的時候,兩邊圓柱內流動性較大的有色水珠便迫不及待地滴了下來
但是中間黏滯力較大的液體,則是不急不徐地等待空氣進來

管中有一個供液體流通的孔洞,這便是這個教具的關鍵所在

在液體流入下方的空間時,等量的空氣也交換進入上方的空間,使得圓型的氣泡逐漸成形。密度較大的液體,所造成的靜液壓力也相對較大,加上液體的表面張力,便可觀察到氣泡的由小到大逐漸成形,緩慢的上升與膨脹變形。
由於黏滯力強,減緩了氣泡上升速率,是一種延遲氣體在液體中上升的教具,在氣泡體積變化的觀察上尤其方便。
流到後半段將盡之際,殘餘的液體便不足以包覆氣體來形成氣泡
這時就會看到它受著原本就有的重力,而從孔洞週邊陷落下去

2 則留言:

  1. 請問圖片中的滴漏是在哪裡買的?
    我小時候也有一個,可是丟掉了,想找卻找不到。

    回覆刪除
    回覆
    1. 我在海生館買的,可是現在去也找不到相同款式的。如果有,我也會想再買一組。

      刪除