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    飲水鳥

把鳥嘴浸到水裡,『喝』了一口後,就會不停地點頭喝水,像是一台永動機一樣。但是永動機在科學理論上是不可能的,這到底是怎麼回事呢?這可是連愛因斯坦也稱奇的中國古代玩具喔!

 

實驗演示


演示影片一 vintage drinking bird drinking (Youtube)


實驗原理


 

飲水鳥的身體是一根玻璃管,玻璃管的上端連接一小玻璃球,下端沒入一大玻璃球。上方的小玻璃球粘有尖尖的嘴,並包裹著可吸水的細布,是為鳥頭,下方的大玻璃球粘有羽毛,即為鳥尾。整個鳥身是密閉的,內裝有一種易揮發的液體(例如二氯甲烷、乙醚...),架在一個座上,這樣鳥身由一軸心承托,可以在約270度內自由轉動。 

為了讓它不停地做出飲水的動作,首先得將其頭部沾濕,使得鳥頭玻璃球內溫度降低 (因吸收周圍空氣的熱量以蒸發細布上所吸收的水份),造成鳥頭玻璃球內的氣壓低於鳥尾玻璃球內的氣壓,於是鳥尾玻璃球中的液體便在這個推動力的作用下進入玻璃管中,因此頭部的重量在增加,尾部的重量在減輕,重心位置往頭部方向移動,直到過了某一個臨界點,飲水鳥便徹底失去平衡,頭部前傾,尖嘴點在水裡。

當飲水鳥傾斜至水平時﹝尖嘴接觸水﹞,鳥頭與鳥尾兩區域的空氣連通,便沒有了氣壓差,但因鳥尾玻璃球較重,故使鳥頭開始抬起,而大部分液體在本身重量的作用下即流向下端尾部,前後搖擺十餘次後鳥身就慢慢直立起來。同時,鳥頭沾到的水又開始蒸發,於是又能再度俯前飲水,此動作循環不息!

 

問題討論


1.如果一開始不給鳥喝水,鳥還有辦法持續俯前飲水嗎?

2.有哪些因素可以影響鳥喝水的速度?