不用加熱也會沸騰!?只用一支注射器體驗「減壓沸騰」的驚奇實驗(狀態變化)

大家好,我是科學教練桑子研。對我來說,每天的生活都是一場實驗。

「水一定要滾到100度才會開」……你是不是也一直這麼覺得呢?其實啊,不用開火、不用加熱,就算是一杯有點冷掉的溫水,也有辦法讓它在一瞬間像跳舞一樣「咕嘟咕嘟」地沸騰起來喔!這簡直就像魔法一樣。

今天我想跟大家分享一個只要用一支針筒(注射器)就能完成、保證讓你大開眼界的「減壓沸騰實驗」。讓我們一起跳出課本,親眼見證「狀態變化」是如何在眼前充滿張力地演出吧。

不用加熱也會「滾」?這支針筒有秘密

以前在自然課,我們都學過水會因為溫度變化變成冰塊或水蒸氣,這叫做「狀態變化」。但其實,改變「壓力」也能讓物質的狀態發生劇烈改變。這個實驗是從我一直很尊敬的Y老師那邊學來的,雖然步驟超級簡單,卻能讓我們看見科學最核心的本質。

【準備物品】 ・針筒(注射器) ・溫熱水(大約70度左右)

【實驗步驟】

1.首先,從熱水器或快煮壺準備一杯大約70度左右的溫熱水。

2.用針筒吸入少量的水。這裡有個小秘訣:水不要吸太多,留多一點空間,等一下才有地方把活塞往後拉。

3.用大拇指緊緊壓住針筒的尖端,一定要封死,別讓空氣跑進去。

4.接著,使出你的手勁,用力地把活塞往後拉,降低針筒內部的壓力。

這時候神奇的事情發生了!明明沒有繼續加熱,針筒裡的水竟然突然劇烈地「沸騰」了起來。

更有趣的是,只要你把活塞放掉回原位,沸騰就會立刻停下來。這清楚地證明了:這次的沸騰不是因為溫度,而是因為「壓力的變化」造成的。

為什麼在山頂煮飯會煮不熟?

為什麼壓力降下來,水就會沸騰呢?

水之所以能維持液體的樣子,是因為周圍空氣的重量(大氣壓力)就像一隻大手,從上面把想「逃跑」的水分子死死按住。通常在一個標準大氣壓下,水分子得拚命加熱到100度,才有足夠的力氣衝破空氣的束縛;但當我們在針筒裡創造出接近真空(減壓)的環境時,按住水分子的力量變弱了,水分子就算在低溫下也能輕易地活蹦亂跳飛出來,於是就沸騰了。

引用:理科年表「請告訴我固體、液體、氣體的狀態。」https://official.rikanenpyo.jp/posts/6660

這個原理跟我們的生活息息相關。例如在玉山頂或富士山頂這種高海拔的地方,因為氣壓低,水可能在80度到90度就開了。這就是為什麼在山上用普通鍋子煮飯,常常會發生飯心煮不透、半生不熟的慘劇。

去到海拔很高的地方,餅乾包裝袋會膨脹得像氣球一樣喔。

私たちは空気の海の底に住んでいる!ペットボトルの実験が明かす気圧の正体(大人のための高校物理復習帳)

只要一支隨手可得的針筒,就能在家模擬山頂的環境,這就是科學實驗最迷人的地方。大家不妨試試看,在不同的水溫下,看你最低能讓幾度的水沸騰起來吧!

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