茶包迷你熱氣球&注射針筒沸點與壓力示範

茶包迷你熱氣球
　　最近一次澳大利亞的訪問使我相信？實驗來自於各式各樣的來源. David Bailey,來自於 the University of Western Syndey, 對我展示一個真實的牧牛實驗, "ethnic rocket".這個"ethnic"部分從一個我記不得的玩笑產生.然而, 這項活動是相當快樂的.拿一個可以流動穿過的茶包(我通常使用立頓, 但其他種類茶包也可以).記住最主要把茶包一起保留並且將茶包攤開..將茶搖出(假使你喜歡, 可以將它分開做)並且將手指伸入茶包打開的一端, 將茶包做成圓桶狀.把圓柱體直立放置在平板或者其他支撐物上並且在頂部點燃, 如圖所示.圓柱體會從頂部向下燃燒, 且當火焰到達底部時, 發光的灰燼飛起並向上升起就像熱氣球.它做了一個很愉悅的實驗, 說明空氣對流, 空氣的密度是溫度的函數等..茶包能夠作用良好的原因是它不包含添加物如同黏土使它堅固; 因此灰燼是非常的輕
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注射針筒沸點與壓力示範
　　R.E.Collins 教授對我展示了第二個實驗, 拿一個大的沒有針的注射針筒(大約５０㏄, 但其他的也可以), 這種針筒可以從醫院獲得因為他們被用來從事藥物的目的, 從活嘴將針筒裝入最熱的水, 放一根手指壓住針孔, 並問：「當我拉柱塞時, 會發生什麼事？」大多數的人會回答：「沒事。」假如水夠熱, 將活塞從針孔拉出是相當的容易,導致水明顯的沸騰, 當活塞被拉出, 水蒸氣再一次凝結, 要算出不同溫度下, 來自於水蒸汽壓力所需要的力量是容易的, 例如：假如活塞面積是７ｃ㎡, 大氣壓力是1.10×10 ⁵ P,那使水沸騰所需要的力量是低於70N, 這是手很容易可以提供的.

• 關於"THE ETHNIC ROCKET"的主要內容: 就是利用如同茶包袋如此輕的紙, 將它由上往下燃燒後, 空氣因受熱膨脹, 而密度變小故使燃燒後的紙袋灰燼, 能夠飛起. 其實在日常生活中, 偶而也可看到類似的例子: 如燒紙錢時, 因大量的熱使空氣膨脹, 密度變小, 紙錢灰燼也可飛起, 都是同樣類似的道理. 或者熱氣球的升空也有利用同樣的原因.
• 關於"HYPODERMIC BOILING"的主要內容: 它的原理和空氣的熱脹冷縮沒有關係,它主要是利用密閉容器內, 體積變大, 則氣體壓力變小, 在此情況下水的沸點降低, 較易沸騰. 如此實驗裡, 我們使用溫度極高的熱水(尚未沸騰), 利用拉出針筒的活塞, 使針筒內的壓力低於大氣壓力, 故水不必達到100℃, 即可沸騰.

 教具器材: 

　　立頓紅茶包( 其他種類茶包也可取代 ) 、50 ml 針筒一支

實驗步驟:

1. 將茶包小心解開, 茶葉倒出, 茶包撐開為圓柱狀, 將其豎立, 從頂端點燃, 觀察燃燒結果.
2. 將針筒吸入最熱的水, 用手指將針孔壓緊, 而後用力拉出活塞, 觀察筒內熱水的情況. (小心不要被燙到).

參考資料：

1. "The Ethnic Rocket"，The Physics Teachers 35, 110(1997).【註：本動手做出自此篇文章】
2. "The Folk Balloon" ，The Physics Teachers 33, 582(1995). 【註：文內為巴西嘉年會民俗活動動手做，類似本動手做，只是材料換成報紙】
3. http://faraday.physics.uiowa.edu/heat/4B20.35.htm【此處有本動手做的示範實驗圖片與短片，如果一時找不到，可由 Google 搜尋網 "ethnic rocket" 關鍵字】