國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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紙杯魔術

利用二個紙杯,可以玩出讓人驚訝的魔術喔。

表演過程:將水倒入第一個紙杯(可倒至七八分滿),隔幾秒鐘,然後將紙杯倒轉過來,咦!沒有水流出來,水跑去哪兒了?第二個杯子;緩慢的倒水進去,水不會流出來,像是正常的杯子。但是倒到八、九分滿的時候,咦,杯底開始流出水,停止倒水,但是杯底還是一直流出水來,而且幾乎流光光。第一個是「吸水杯」;第二個是「九龍杯」,原理是什麼呢?

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吸水杯
操作步驟與現象

吸水杯之所以吸水,是因為杯子裡放了「聚丙烯酸鈉(Sodium Polyacrylate Acid)」(又稱高分子吸水樹脂)的化學物質。這是一種聚合物(高分子),乾燥時是白色粉末,會像海綿般吸水,變成凝膠聚合物,能吸收其本身重量達800倍,常被加工製作為紙尿片、女性衛生用品、膨脹玩具、水晶寶寶等等。

市面上有販售這種玩具,小小一瓶49元(如圖1),建議可向化工原料行購買,但是由於聚丙烯酸鈉有很多不同分子量的產品,有些產品是粉狀或液態,都不能使用,必須說明是細顆粒狀的聚丙烯酸鈉(如圖2),一包約三百元,相當便宜。

圖1

圖2

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※叮嚀的話

這個魔術在結束後,可以將吸水後的聚丙烯酸鈉挖開,形狀很像雪花(如圖3),如果將這些雪花加上食鹽,由於食鹽更容易吸水,會將已經吸水的聚丙烯酸鈉中的水分溶解出來,看起來很像雪花溶解了(如圖4),整個過程就像是:水→結成冰→攪成剉冰→熔化成水,相當有趣。

圖3

圖4

二、九龍杯
操作步驟與現象

九龍杯的源起是明代洪武年間,浮梁縣令指派“禦窯廠”的瓷工製做一種“九龍杯”進貢皇上。朱元璋得到“九龍杯”後,使用這種盛酒器宴請文武大臣。洪武皇帝有意獎賞幾位心腹大臣多喝一點酒,便特意為他們把酒添得滿滿的,而對其他一些平時喜歡直言不諱,進諫忠言的大臣則將酒加得淺淺的。結果事與願違,那幾位被皇帝有意照顧的大臣滴酒未喝,酒全部從“九龍杯”的底部漏光了,而其他大臣都高高興興地喝了皇帝恩賜的御酒。皇帝對此甚是不解,探究其原因,才得知此杯盛酒最為公道,盛酒時只能淺平,不可過滿,否則,杯中的酒便會全部漏光,一滴不剩。

“九龍杯”是運用「虹吸原理」製成的(見下圖),杯子中間暗藏一個連接到杯底的中空通道。當水倒至中空通道的最頂端以下時,水並不會流出來。當倒入的水超過中空通道的頂端時,水一旦開始流到杯子底部,就會全部流光了。

  

準備器材:紙杯、細水管、膠帶、熱熔膠

1.將紙杯的底部先貼上膠帶,再挖出與細水管大小相同的洞(貼膠帶是為了避免紙杯底部因挖洞而裂開)。

2.配合紙杯大小,剪一段細水管,一頭插入杯子底部(不要伸出太多而影響紙杯站立),再將細水管彎曲(如右圖),再用膠帶將彎曲的水管貼在紙杯杯壁固定。

3.用熱熔膠(小心燙手)密封紙杯與水管接縫,避免漏水。而杯壁的水管也可用熱熔膠固定。

4.完成後,先倒入一些水,試驗杯底是否會漏水。如果會漏水,先用衛生紙擦乾後,以熱熔膠填補漏縫。

叮嚀的話

1.使用熱熔膠時,由於在杯底,不容易直接接觸操作,可使用免洗筷沾上熱熔膠,再快速塗抹到杯底的水管細縫上。

2.細水管避免過高,如果高於杯口,倒再多水也無法讓水流出來。