國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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瓶中造雲

如何在寶特瓶製造呢?

器材打氣筒、橡皮塞、打氣針頭、寶特瓶

※操作過程與現象

以下步驟是以簡易的方法在寶特瓶中製造出雲霧,方法如下:

1.取一配合寶寶特瓶瓶口大小的橡皮塞,將橡皮塞鑽一小洞,以插入打氣針頭,再將打氣針頭旋轉套進打氣筒(如圖一)。

注意:橡皮塞挖的洞不可太大,插入打氣針頭後,不能有漏氣現象。

2.將少許水(約3毫升即可)倒入寶特瓶內,然後將橡皮塞塞進寶特瓶瓶口,開始打氣,如圖二。注意:打氣過程要用手緊壓住寶特瓶口與橡皮塞。

3.打氣筒大約壓4次即可,此時打氣筒的壓力表指示約35psi。

4.拿起寶特瓶口與橡皮塞(如圖三),快速的拔開橡皮塞,此時除了發出如同爆米花的聲響,寶特瓶內瞬間充滿了雲氣喔!(如圖四)

觀賞實驗結果(7.2M)

※原理

寶特瓶打氣之後,內部的空氣壓力大於一大氣壓,當快速拔開瓶塞時,壓力瞬間降低。寶特瓶內的壓力突然降低時,會有二個現象同時發生:(1)溫度降低,因為氣體急速膨脹時,會吸收熱量。如同噴殺蟲劑時,可以感覺到殺蟲劑的罐子變得涼涼的(罐子裡的氣體噴出來,急速膨脹)。(2)由於壓力急速降低,寶特瓶內的水會產生蒸發的現象,亦即產生水蒸氣。而產生的水蒸氣由於溫度降低,因此就凝結成肉眼看得到的雲霧了。

※叮嚀的話

1.打氣時,需要用手緊壓住寶特瓶口與橡皮塞,小朋友的力氣可能不夠,無法抓緊橡皮塞而造成漏氣現象。建議可以考慮使用水火箭的噴嘴,就不必用手一直壓住。或者,以二人合作的方式,一人打氣,一人負責壓住瓶口。

2.網路上有關瓶中造雲的實驗有不同的設計(參見參考資料的連結),但是版主試驗之後,認為最簡便、效果最明顯的還是使用打氣筒。

3.在教學上建議可以指導學生討論或探討以下問題:(1)為什麼寶特瓶內需要先加一些水呢?(2)將水換成酒精,形成雲霧的效果有何差異?(3)在打氣過程,寶特瓶是溫溫的,還是涼涼的?而打開瓶塞後,又是如何?(參考解答:打氣過程中寶特瓶會溫溫的,因為氣體壓縮過程是放熱反應。反之打開瓶塞後,寶特瓶是涼涼的。)

※參考資料

Youtube 影片:(1) http://www.youtube.com/watch?v=E8AvfXar9zs&feature=related

(2) http://www.youtube.com/watch?v=YUdR9xESD64&feature=related