煙霧在空中飛舞！用煙霧機揭開「看得見的空氣砲」的科學奧祕
我是 Science Trainer 桑子研。逐工攏是實驗日！
煙霧編織出的科學魔法！用霧機放出超巨大空氣渦輪！
講著「空氣砲」，你會先想著啥物？可能是漫畫抑是動畫內底彼種看無影、毋過會「咻──」一下飛出去的空氣團。若是這種空氣團，毋但會飛，閣會親像有生命仝款，一直旋、一直旋，變做一個渦流飛去遠遠的所在，而且閣會予你真正用目睭看著，敢毋是超神奇？
這擺，我們真正共這个幻想變做現實！平常佇理科教室誠有名的「空氣砲」，這回毋是干焦發射空氣，嘛利用 fog machine（煙霧機）共空氣變做看會著的煙霧渦流！
對紙箱自製的超大型空氣砲內底，「砰！」一下射出的白煙，慢慢仔變做一圈一圈媠甲會予人看甲出神的渦輪，佇空中飄來飄去。彼个畫面，真正親像科學魔法佇你面前展開仝款。
毋過這種奇妙現象的後壁，其實攏是真正的科學！對煙霧是按怎產生的，到渦流形成的秘密，甚至連用厝內簡單材料就會使驅動煙霧機的小撇步，今仔日咱就一項一項來拆解！
紙箱製超巨大空氣砲，發射開始！
這擺實驗的主角之一，就是用咱身邊隨時攏有的紙箱做的空氣砲。除了細台版本，我們閣特別做一台超大型空氣砲，內底灌滿煙霧機製造的白煙。
等一切準備好，對側面大力一拍──！
一大圈煙霧渦輪，就親像有生命的生物仝款，開始佇空中游來游去。彼種畫面真正足迷人，看過的人攏會忍不住一直盯牢牢。
俗語講「百聞不如一見」！先來看影片，感受一下這个超震撼的實驗現場吧！
空氣砲的「渦輪（Vortex Ring）」是啥物？
空氣砲射出的彼種圓圈形空氣團，叫做「渦輪」，英文叫做 vortex ring。
你敢有想過，為啥物這个空氣圈會當飛彼呢遠，形狀閣無散去？原因就是：內底的空氣其實一直咧旋轉！
渦輪內側的空氣會向前流，外側的空氣會向後流，整體看起來親像甜甜圈仝款，一直旋轉。這種旋轉，會予渦輪維持穩定，嘛會產生向前飛的力量。
其實，這種現象，佮「回力鏢」嘛有真深的關係。
・旋轉會帶來穩定性
・旋轉中的物體，會佮周圍空氣互相影響
這兩點，攏佮回力鏢真相像。
若是渦輪無繼續旋轉，形狀就會散去、崩解。毋過兩者嘛有差別：回力鏢是固體的旋轉，屬於「剛體力學」；渦輪則是空氣本身咧旋轉，屬於「流體力學」。
支配渦輪的重要法則，叫做「渦度保存」。
簡單講，就是流體內底一旦形成的渦流，若無摩擦等等影響，就袂輕易消失。這个理論，叫做「赫姆霍茲渦流定理」，是十九世紀足重要的科學發現之一。
渦輪佮慣性矩——原理其實佮花式滑冰選手仝款！
佇流體力學內底，有一个重要概念叫做「角動量守恆」。
渦輪雖然是空氣形成的，毋過整團旋轉中的空氣，其實嘛有慣性矩。只要無外力干涉，角動量（慣性矩 × 旋轉速度）就會保持固定。
這嘛是渦輪會當維持形狀、飛真遠的重要原因之一。
若是渦輪欲擴大，旋轉速度就會變慢；若是縮細，旋轉就會加快。這其實佮花式滑冰選手誠像：
選手雙手張開的時，旋轉較慢；手縮入來的時，轉速就會變誠快。
完全仝款的物理原理，就發生佇這个煙霧渦輪身上！
其實，回力鏢佮渦輪，從本質來看，攏是同一个法則──角動量守恆。
旋轉中的物體，只要無外力阻礙，就會想欲繼續旋轉落去。
這條法則，毋但適用佇回力鏢抑是空氣渦輪，連地球自轉、銀河系的大渦旋，嘛攏遵守仝款的規則。
雖然規模差誠大，毋過宇宙內底，其實攏受同一个法則支配。這就是科學上予人感動的所在。
讓實驗變夢幻的煙霧機秘密
欲實現「看會著的空氣砲」，煙霧機絕對是關鍵。
這擺我們使用的是「Fog Machine 500W」佮「Fog Machine 400W」。
煙霧機大概五千箍左右就買會著。更加讚的是，製造煙霧的藥液，厝內家己就會使做！
材料超簡單：
甘油 5mL，加純水 5mL，以 1：1 攪做伙就好。
甘油因為嘛誠常用佇化妝品，所以藥局就買會著。
其實甘油是一種誠有趣的物質。伊是透明、較黏的三價酒精，真容易溶佇水，而且有誠強的吸濕能力，會主動吸空氣內底的水氣。
因為安全性誠高，甚至嘛會當食品添加物使用。
水的部分，用純水抑是精製水攏會使。我們這擺是逐項 5mL，毋過實際使用後感覺，就算減半，煙霧量嘛已經足夠。
煙霧誕生的科學原理——原來根本就是「人工雲」！
按怎甘油佮純水的混合液，會變做彼種夢幻的白煙？
秘密就藏佇煙霧機內底的「狀態變化」佮「凝結作用」。
首先，煙霧機內底的幫浦，會共液體高壓送入「熱交換器」。液體佇遐瞬間加熱到蒸發。
後來，高壓高溫的液體，會對噴嘴瞬間噴出去。因為突然減壓，液體一下就變做大量水蒸氣。
等伊佮外面的冷空氣接觸後，水蒸氣就會凝結做無數細細粒的微粒，也就是咱看著的「煙」。
若是講較詳細：
空氣內底漂浮的細粉塵，佮甘油微粒，會成做「凝結核」。水蒸氣會聚集佇這寡核心四箍圍，形成細細粒的水珠。
所以講──
煙霧機噴出的煙，其實根本就是人工製造的雲！
你平常看著天頂彼寡白雲，其實嘛是仝款的原理形成的。
甘油，就是扮演「雲粒子的核心」這个角色。
欲予煙霧機用較久，保養超重要！
煙霧機用了後，清潔保養誠重要。若無，內底真容易塞牢。
使用結束了後，愛先共賰的液體倒掉，閣換入5mL 醋酸加 40mL 水的混合液，然後運轉幾擺。
按呢會當共內底殘留的甘油洗出來，延長機器壽命。
若是無保養，煙霧機可能真緊就故障矣。
另外，實驗放出的煙，會佇空氣中漂誠久。若大量使用，現場甚至會霧甲親像火災現場仝款。
所以若長時間、大量使用，火災警報器有可能會響。一定愛保持通風，注意周圍環境安全。
透過這擺實驗，你應該會發現：原來利用身邊簡單材料，加一點巧思，就會當做出這種震撼閣媠的科學現象！
渦輪內底藏著角動量守恆，煙霧內底藏著人工雲的原理——這攏是真正存在佇日常生活中的科學。
有機會的話，嘛誠推薦你家己動手試看覓！當然，安全第一喔！
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