用震撼的「砰!」聲學習引擎原理!酒精爆炸實驗的秘密(熱力學第一定律)

我系科學教練桑子研。逐工攏系實驗日。

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目睭前「砰!」一聲,科學之門就拍開!佇厝裡嘛會使做、安全閣好耍的熱力學實驗

這篇嘛有錄廣播喔!

看著物件佇目睭前有力仔噴出來的彼个瞬間,咱逐家攏會感覺心肝頭噗通噗通跳,規个人攏興奮起來!佇平常時的生活中,你有毋捌雄雄想著:「這到底是啥物原理咧?」

這擺,我想欲共逐家紹介一个予人感覺心跳加速、閣真安全、會使激發咱好奇心的科學實驗。主角就系逐家厝內底攏有的──酒精消毒液。這罐仔就是變魔術的鎖匙,會當產生咱目睭看袂著的強大力量。

聽著「爆炸」這兩字,你可能目睭會擘大蕊,毋過免驚、免煩惱。這个實驗干焦是用一點仔點酒精,予伊變做氣體、產生足猛的膨脹力。咱欲用耳仔聽、用目睭看、用皮膚去感受啥物叫做「氣體咧做工」。這个現象其實就系搬振動機、甚至系火箭飛上天頂的原理。行,咱鬥陣入去這个趣味的熱力學世界!

緊來合我做伙體驗這聲令咱大驚一跳的「砰!」,重新發現科學真好耍!

這个實驗毋但會當幫忙國中生了解「燃燒」合「爆炸」有啥物無仝,嘛是高中物理上歹弄的「熱力學第一定律」上好的教材,予你一看就明瞭。

科學食譜:酒精爆炸大挑戰!

實驗的上核心部分,就是一點仔點酒精燃燒了後,予密罐仔底的空氣瞬間變燒、產生膨脹。這个氣體無地走,這股力就會共做蓋子的紙杯仔歕到天懸懸。

欲準備的物件

スクリーンショット 2014-02-09 13.48.11

     

  • 紙杯仔:做蓋子(嘛系發射體)。普通的就ok。
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  • 鋁罐仔:欲空罐仔喔。底平平的卡穩、卡好用。
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  • 開罐仔器:愛共鋁罐的頂頭切掉。
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  • 錐仔:佇罐仔底鑽一各欲點火的細空。
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  • 消毒酒精濃度愛70%以上。用噴的卡容易變煙霧,上利便。
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  • 拍火機:點火用的。
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  • 安全準備濕抹布一桶水。這一定愛準備!

實驗步驟:安全第一,咱慢慢來!

物件準備好,咱就欲開始囉。一步一步照起工做,實驗才會成功閣安全。

     

  1. 共鋁罐頂頭切掉 用開罐仔器共鋁罐頂面全部切掉。愛細慮莫予利利的切口割著手,罐仔內底愛洗清氣、晾予燥。
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  3. 鑽點火空 佇鋁罐底的正中央,用錐仔鑽一各細細的空。這个空就系火愛入去的「路口」。罐仔愛放予穩,鑽空時陣愛細慮莫傷著手。
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  5. 噴酒精(※上重要!) 罐仔內底,酒精噴兩下、抑是滴2到3滴就好。絕對袂使噴傷濟!酒精若傷濟,爆炸了後火會袂熄,按呢足危險。就系這「一點仔點」酒精,才會產生科學的魔法。 スクリーンショット 2014-02-09 13.48.02
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  7. 予伊氣化、攪攪咧 共紙杯仔輕輕仔蓋佇罐仔頂頭。罐仔攄幾下仔,予內底的酒精蒸發,予罐仔內底攏系酒精的煙。 スクリーンショット 2016-03-18 15.23.02
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  9. 命運的點火! 閣巡一遍濕抹布合水桶有佇手邊無?準備好勢,就共拍火機偎近罐底的細空。 スクリーンショット 2016-03-18 15.23.32

實驗結果:「砰!」的真相就是熱力學魔法

https://youtu.be/mTNW7m13Eyc

火一偎過去,「砰!」一聲真爽快,紙杯仔就飛起來囉!這是因為酒精煙一瞬間著火,予罐仔內的空氣溫度噴懸。變燒的空氣拼命想欲變大,這股力就共紙杯仔歕向天。

スクリーンショット 2014-02-09 13.48.49

這个現象就系熱力學第一定律的體驗。酒精的「化學能」透過燃燒變成「熱能」,熱能閣予氣體去「做工」產生動力,最後變成共紙杯仔噴出去的「動能」。能量就按呢變來變去,佇咱目前展現伊的力量。

咱用熱顯像儀來看這个熱的變化,結果真正驚死人。

點火進前的樣相。

「砰!」彼一陣,內底的溫度變做紅通通!

【愛注意!】 實驗的時陣,絕對袂使頭越過去看罐仔底。按呢足危險!

【愛安全耍的鐵則】

     

  • 毋通噴傷濟!:酒精噴兩下就夠額。若貪心噴傷濟,罐仔內底的火會燃袂熄,按呢會火燒厝。萬一火無熄,緊用濕抹布蓋落去,予伊無空氣就會熄。
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  • 一定愛有大人陪:這个實驗系咧玩科學的「力」。國中生合小朋友,一定要有爸爸媽媽抑是老師陪,去外口闊闊的位仔耍,附近莫放會著火的物件。
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  • 空氣愛流通:實驗完了後會有廢氣。愛共窗仔拍開,予空氣流通。

若是對這个熱力學的趣味、抑是想欲重新學高中物理的人,我的書《大人也學得會的高中物理復習帳》(大人のための高校物理復習帳)有講閣卡詳細、卡好耍。有興趣的人會使買來看,你會發現目睭看袂著的能量,其實離咱真近。

用身軀邊簡單的物件,就能體會科學的世界。幾滴酒精就能教咱「氣體做工」,你敢無感覺真神奇?細心注意安全,逐家做伙來挑戰看看!

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