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引水鸟

王朝百科·作者佚名  2009-12-21  
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引水鸟

为什么这只玩具小鸟不需要外来的动力,却可以做出周而复始的饮水动作呢?

「饮水鸟」可说是一个经典的科学玩具

(图一)。它既不需要电力推动,也不需要上发条,却会不断重覆低头点水的动作。原来这个小玩具的操作,涉及毛细管作用、气化潜热和蒸气压等多种有趣的物理学原理,藉得在这里为大家介绍一下。

饮水鸟的身体其实是一根长长的玻璃管,连接著头部和底部的腔

(图二)。它的嘴是一根很窄的金属管,内有一条绵绳,与包裹著头部的布相连。底部的腔盛著一些易挥发的液体,使玻璃管内充满了蒸气。玻璃管延伸到底部的腔内,液体浸过了玻璃管的末端。鸟身由一轴心承托,可以自由转动。

当小鸟直立时,先前吸收了的水份在包裹著头部的布上蒸发,带走气化潜热,令头部的玻璃腔内的蒸气变冷。玻璃管内的蒸气压减低,底部腔内的气压遂把液体迫进玻璃管内,使直立的小鸟失去平衡,头部向前倾,金属嘴点在盛水的小盘上,完成了「饮水」的动作。

到底小鸟如何「饮水」呢?「饮水」之后,又如何恢复直立的状态呢?当小鸟的嘴点在水中时,基於毛细管作用,水便会沿著绵绳被吸到包裹著头部的布上。小鸟的身体在「饮水」时处於水平状态

(图三),底部腔内的空间与头部接通,不平衡的蒸气压消失,液体流回底部,使小鸟再度直立,重覆整个动作。

如果大家细心阅读上文,便会发现这短短的描述已涉及了许多物理学的原理。你能够一一把它们列举出来吗?

 
 
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