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从未见过如此呆萌的科学玩具

科普小知识2022-10-20 17:05:08
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这是一个由蒸发驱动的小玩具。人们通常称它为“饮水鸟”。看起来非常愚蠢:

看起来像个智力迟钝的人...

如果你把它放在一杯合适高度的水旁边,然后让鸟嘴先在水中打湿,然后你就可以看到它开始不稳定地喝水,这一幕非常令人高兴:

这是怎么发生的?

首先,让我们看看“饮水鸟”的结构。这个东西实际上是一个安装在架子上的密封玻璃容器,具有以下结构:

“鸟头”和“鸟肚”中间用玻璃管连接,在“鸟肚”中有一些易挥发的液体(如二氯甲烷,沸点39.6℃),玻璃管的下端浸入液体中。与“鸟头”相连的“鸟嘴”覆盖有吸水毡材料。

当装置被制造出来时,空气被抽走,所以空腔充满了从液体中挥发出来的蒸汽。鸟腹部和头部的空腔充满了蒸汽。请注意,这两部分气体是由液体分开的。起初蒸汽压力平衡的两个部分。

接下来,鸟嘴需要用手沾湿,然后吸进鸟嘴上毡材料的水分蒸发,导致鸟头冷却下来。

热成像可以看到鸟头的温度下降:

头部冷却导致上部玻璃腔中的蒸汽压力降低(一方面,部分蒸汽冷凝,另一方面,恒定体积的温度下降也会降低空气压力),从而打破原有的平衡。下腔内的气压相对较高,下部液体被压入玻璃管。

液体上升后,鸟变得不稳定,会向前坠落。倾斜后,玻璃管的下端将到达液面的顶部,使管中的液体流回底部,上下气压将再次平衡。当液体回到下端后,它会驱使鸟再次直立。

然而,如果水被放在鸟的前面,当它向前下落时,它的嘴将再次被浸湿,并且上述循环将继续发生。这样,“饮水鸟”可以继续喝水。

这个小玩具可以帮助人们理解一些基本的物理概念,但我认为它最大的优点还是非常神奇。这段视频看起来特别有趣...

值得注意的是,饮水鸟不是一台永动机。它必须不断地从外部获取水分进行蒸发,以保持其运动。