facebook pixel code

誰不DIY

搞怪玩科學

2007年09月07日
摘自搞怪玩科學


143.雲的形成
[目的]
模擬雲的形成。

[材料]
剪刀、尺、洗碗的橡膠手套、1公升的玻璃罐、自來水、火柴、2條寬面的中型橡皮筋、桌燈、黑色美工紙、助手、作為助手的大人

[步驟]

從橡膠手套剪下邊長12.5公分的正方形橡膠。
用水沖洗罐子內部,把大部分的水倒出來,只留少許水剛好覆蓋罐子底部。
請大人幫忙點燃火柴,讓火柴燃燒約三秒鐘再吹熄,並請大人把冒煙的一頭插進罐子裡約兩秒鐘。
快速將正方形橡膠覆蓋在罐口,並請助手用橡皮筋把橡膠固定在罐口。
把罐子放在燈下,讓燈光從罐子背後照射罐子。
請助手拿著黑色美工紙站在燈後約30公分處。
用手指把橡膠的中央往下壓進罐內約2.5公分。
觀察罐子的內容物。
把橡膠的中央朝上拉。
橡膠向上伸展的同時,注意觀察罐子的內容物,手放開橡膠時依舊持續觀察。
[結果]
橡膠下壓時,罐子的內容物看起來是透明的。橡膠上拉時,罐子的內容物看起來霧霧的。

[為什麼?]
把橡膠壓進罐內時,罐子裡的壓力增大,溫度也增高。溫度上升使微小的水分子蒸發,變成看不見的水蒸氣。橡膠向上拉時,罐內的壓力變小,溫度也降低。溫度降低時水蒸氣會凝結,並再度形成微小的水分子。水分子是附著在空氣中的煙霧粒子上。水分子聚集得愈多會形成水滴,水滴大得足以讓光散射,就形成了白色的雲。

144.雨滴
[目的]
探討雨滴的形狀。

[材料]
30公分見方的蠟紙、90毫升的紙杯、自來水、吸管

[步驟]

把蠟紙平鋪在桌上。
紙杯中裝滿水。
把吸管放入杯內的水中。
手指壓住吸管上方的頂端,再把吸管抽出水杯。
吸管提放在蠟紙上方約1.25公分的高處。
慢慢減低吸管頂端手指朝下施加的壓力,讓水滴緩慢從吸管滴出。水滴附著在吸管的開口時,注意觀察水滴底部的形狀。
水滴落在蠟紙上後,再次觀察水滴的形狀。
[結果]
水滴附著在吸管上時呈圓形,落在蠟紙上後,水滴的上面呈圓形,但底部呈扁平。

[為什麼?]
大多數的圖解都把雨滴畫成淚滴的形狀,但滴落的雨滴其實比較圓,底部則稍微扁平些。因為受地心引力影響,雨滴被向下拉,但因承受空氣向上的力量,雨滴的底部呈扁平形狀。懸掛在吸管口的水滴底部是圓的,又因水滴的頂端附著於吸管,所以整滴水的長度比真的雨滴長。地心引力向下的拉力以及水和吸管間的引力會使雨滴拉長。蠟紙上的水滴頂部呈圓形,這是因為水分子間有引力,水分子相互朝水滴的中央聚集。就像空氣有上推的力量,紙也有上推的力道(比空氣更大),紙上的水滴底部因而呈扁平。

145.水的循環
[目的]
示範水在地球表面到大氣層之間的活動。

[材料]
1杯(250毫升)土壤、2公升的玻璃碗、1/2杯(125毫升)自來水、大小足以覆蓋碗口的保鮮膜、可彎曲的桌燈、尺、計時器、冰塊、可重複密封的塑膠袋

[步驟]

把土倒入碗裡,土的表面儘量弄平。
把水倒在土的表面。
用保鮮膜緊密覆蓋碗口。
把碗放在桌上並靠近桌燈。
桌燈距離碗的側面約15公分。
十分鐘後把冰塊放進塑膠袋,用袋內的冰塊輕輕摩擦保鮮膜的表面,同時觀察保鮮膜表面的變化。
拿掉冰塊,改用手指輕輕滑過保鮮膜的表面。
[結果]
用冰塊摩擦保鮮膜的表面時,保鮮膜會由透明變成霧濛濛。用手指滑過保鮮膜的表面時則發現表面是乾的,因為冰塊裝在塑膠袋裡,即使融化也不會弄溼保鮮膜。

[為什麼?]
保鮮膜起霧是因為內面產生溼氣。這個實驗是模擬地球表面和大氣層之間水的活動,又稱為水循環。陸地上的水分蒸發是水循環的步驟之一,在這個步驟中,水的溫度因陽光照射而升高,實驗中以桌燈替代陽光。除了海洋、湖泊、河流的水會蒸發外,土壤、洗過的衣物或任何潮溼物含有的水分也會蒸發。
空氣中的水蒸氣冷卻後會變成液體,水蒸氣變成液體的過程稱為凝結,保鮮膜變得霧濛濛就是這個緣故。在這個步驟中,水蒸氣的溫度必須降低,例如:在傍晚時刻(用冰塊替代)。在自然界,水在較冷的高層大氣中凝結而形成雲。雲中的液態水以降水(雨、雪等液態或固態粒子的型態)的方式落回地表,這些水隨後會蒸發並再次展開循環。

146.氣壓的影響
[目的]
觀察氣壓對液體表面壓力的影響。

[材料]
圖釘、小的寶特瓶、自來水、作為助手的大人

[步驟]

請大人幫忙用圖釘在寶特瓶靠近底部的側面戳一個洞。
把寶特瓶放在水龍頭下接一些水,然後擺在水槽旁的廚檯上,讓瓶上的洞孔面對水槽並觀察這個孔。
幾秒鐘後,用手掌蓋住瓶口並再次觀察瓶上的孔。
[結果]
瓶口打開時,瓶內的水會流出。用手掌蓋住瓶口時,水持續從孔流出,但一會兒之後便停止。

[為什麼?]
地球大氣層的空氣是由數十億以上的分子構成,它們朝每個方向四處活動,並且不斷和周遭的東西相互碰撞。這些碰撞會造成所謂的氣壓。氣壓又稱為大氣壓或大氣壓力。
瓶口打開時,瓶內或上方的空氣會下壓瓶內的水面,而瓶外的空氣也經由瓶身側面的孔朝瓶內的水施壓。但水面的氣壓加上水本身的重量,所產生的壓力會比孔外的氣壓大,所以水會從這個孔流出。相反的,瓶口蓋住時,水會持續流出直到瓶內氣壓和水壓小於瓶外的氣壓。水流出瓶子後,瓶內的水壓會降低,瓶內的空氣因為空間增加、體積變大,瓶內的氣壓也會降低,瓶內的水就不再從洞孔流出。

147.大氣的壓力
[目的]
測試氣壓的力量。

[材料]
鉛筆、2個90毫升的紙杯、30公分長的細繩、自來水、有掛鉤的吸盤、一百個以上的硬幣或金屬墊片

[步驟]

在一個紙杯的杯緣下方戳兩個相對的洞。
把細繩穿過這兩個洞,再把細繩的兩端打結做成把手。
在另一個紙杯裡裝半杯的水。
把吸盤浸在杯內的水中,讓吸盤變溼。
把吸盤壓吸在檔案櫃等平滑垂直的表面。
把杯子上的細繩掛在吸盤的掛鉤上。
每次放五到十個硬幣在杯子裡,直到杯子裝滿硬幣或吸盤脫落為止。
[結果]
紙杯能裝多少硬幣,取決於吸盤的大小以及吸盤是不是能牢牢的固定住。

[為什麼?]
把吸盤壓在某物的表面時,吸盤內的空氣會被擠出來,吸盤上的水分能讓吸盤的邊緣緊緊貼住物體的表面以免空氣進入。室內的氣壓會推擠壓平的吸盤,讓吸盤固定在物體表面上。紙杯中或許要裝許多硬幣才會讓吸盤掉落,由此可知推壓吸盤的氣壓很大。

148.氣壓的差異
[目的]
探討地表不同高度的氣壓差異。

[材料]
4張廚房紙巾

[步驟]

把每張紙巾對摺。
把一張對摺的紙巾平放在桌上並觀察它的厚度。
把另一張對摺的紙巾疊在第一張紙巾上,觀察這兩張紙巾的厚度。
用剩下的兩張紙巾重複步驟3兩次。
[結果]
每張紙巾的上方如果再疊上紙巾,厚度都會變小。最底層的紙巾壓得最扁,最上層的紙巾最為膨鬆。

[為什麼?]
摺疊的紙巾代表地球表面到太空的大氣區間,區間中的各氣層雖然沒有明確的界限,但溫度和氣體含量卻各有不同。各氣層相互支撐,底層必須支撐上方的各個氣層。地心引力把氣層往下拉,所以最底的氣層被壓縮的程度最大。因此,靠近地表的空氣密度比較大,氣壓也比較大。在靠近地球表面的地方,空氣的密度最大,每平方公分的大氣壓力約1公斤(或100000帕)。距離地表5.5公里的高處,氣壓降為地表的一半;距離地表11公里的高處,氣壓只有地表的四分之一。

149.氣壓的變化
[目的]
偵測氣壓的變化。

[材料]
480毫升的玻璃瓶、自來水、尺、紅色食用色素、吸管、剪刀、黏土、麥克筆、助手

[步驟]

按照下列步驟製作一個氣壓計:
˙在瓶子裡裝水,水面離瓶口約2.5公分。
˙在瓶內的水中添加色素使水變成深紅色,搖動瓶身直到水和色素充分混合。
˙在距離吸管一端約5公分的地方用剪刀剪開約四分之三,再把較短的一端折彎。
˙折彎的一端朝上,把另一端插進瓶內約7.5公分。
˙用黏土把吸管固定在瓶口並封住瓶口。
˙把黏土向下壓,直到水面上升到距離吸管切口約1.25公分的下方。
˙用筆在吸管上畫出水位的高度。
請助手拿著吸管折彎的一端(和吸管其餘的部分呈直角),並從折彎的一端用力吹氣。
趁助手吹氣時,觀察吸管內部水位的高度。
[結果]
吸管內部的水位會上升。

[為什麼?]
這個實驗製作的氣壓計可用來偵測氣壓的變化。瓶內的空氣以一定的壓力朝下推壓水面,同時,空氣也向下推壓吸管內部的水。朝吸管吹氣時,移動的氣流會減少吸管內部水面上的壓力。壓力改變後,瓶內的氣壓比吸管內部的氣壓大,所以吸管裡的水會往上推升。

150.海底地形
[目的]
製作海底地形的模型。

[材料]
剪刀、紙盒、尺、鋁箔紙、混凝紙(可以美術用品店或工藝店買到)、自來水、大碗、1/4杯(63毫升)麵粉、作為助手的大人

[步驟]

請大人幫忙把紙盒的高切割成約5公分的高度,把鋁箔紙鋪滿在盒內。
依照混凝紙標示的作法,在碗裡把它和所需的水混合一起。
把備好的混凝紙倒入鋪滿鋁箔紙的紙盒內,再把混凝紙做成下列海底地形:
˙大陸棚:海岸線到大陸斜坡之間的海底區。
˙大陸斜坡:大陸棚到深海平原之間的陡峭區。
˙深海:深度極深的海底,平均深度達4500公尺。
˙深海平原:深海的平坦表面。
˙海底山:海面下的山。
˙島嶼:突出於海面的海底山。
˙海桌山:頂部平坦的海底山。
˙海溝:海底窄而深的V字型山谷。
等待混凝紙變乾。
把麵粉倒在海底平原上。
[結果]
完成海底地形的模型。

[為什麼?]
盒中唯一突出盒面的結構就是島嶼。麵粉代表海床上的沉澱物,其中含有來自太空的塵粒、火山灰、風吹向海洋的灰塵及生物死亡後從水面沉到海底平原的殘骸。

圖:1 大陸棚 2 大陸斜坡 3 島嶼 4 海桌山 5 海底山 6 海溝 7 海桌山 8 深海平原

151.密度流
[目的]
觀察鹽分含量不同所形成的不同海流。

[材料]
2湯匙(30毫升)食鹽、90毫升的紙杯、自來水、綠色食用色素、湯匙、鋸齒狀的刀子(大人才可以使用)、2公升的乾淨寶特瓶、剪刀、紙膠帶、鉛筆、作為助手的大人

[步驟]

把鹽倒進紙杯。
把水倒進紙杯中,添加五滴或更多食用色素並充分攪伴。
請大人用刀子切除寶特瓶約三分之一的頂部。先用刀子在瓶上畫一圈,然後用剪刀剪裁,保留瓶子的下半部並用膠帶貼覆切割的部位。
在剪開的寶特瓶內裝約四分之三的水。
手拿杯子,讓杯子的底部剛好浸在寶特瓶內的水面下,用鉛筆在紙杯底戳一個洞。
觀察紙杯下水中的變化。
[結果]
綠色的水流從紙杯中流到寶特瓶瓶底。

[為什麼?]
鹽水的密度比淡水高,所以紙杯中的鹽水比寶特瓶中的淡水重,鹽水會下沉。海水因為密度不同,會產生稱為「密度流」的海流。在海洋中,密度較高的海水會下沉,密度較低的海水則上升。溫度也會影響海水的密度,海水變冷時會收縮,密度也跟著增加。所以南北極較冷且密度較高的海水會下沉,並沿著海底朝赤道移動。在此同時,赤道區較溫暖且密度較低的海水會上升,並沿著洋面朝兩極移動。如果鹽水結凍,一部分鹽會留在冰下的水中,使水的密度變得更高。洋面海水蒸發後,也會使洋面海水的鹽分濃度增加。