國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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奇妙的海底火山

可能看過陸地上火山爆發的情形,但你有看過海底火山噴發的情形嗎?

操作步驟與現象:

準備器材:透明玻璃缸、保鮮膜、橡皮筋、紅墨水、竹筷、小玻璃瓶、雙面膠

1.在小玻璃瓶內滴入幾滴紅墨水,再倒入熱水,之後瓶口套上保鮮膜,並用橡皮筋束緊,再用雙面膠將小瓶子固定在玻璃缸底部。(圖一)

★注意:裝入的熱水不要過熱,以免燙傷;挑選小瓶子時,不要高於玻璃缸的一半高度。

2.在玻璃缸倒滿冷水後,用筷子在保鮮膜上戳一個洞,會發現紅色液體會從洞口冒出,並像煙霧一樣緩緩上升,之後在冷水的頂層會形成紅色水層,而跟冷水形成兩層明顯的不同水層。(圖二)

★注意:為方便紅色液體流出,戳的洞不宜太小,但不也宜太大,以免一下子全部跑出來。建議可以先輕戳一小洞,若紅色液體流出情形不明顯,再將洞戳大一點。

3.最後,紅色水層會跟冷水層的水慢慢混合在一起,看起來就像是海底火山噴發的情形。(圖三)

 

圖一

     圖二      圖三
原理:

1.利用水的熱對流作用。小瓶子中裝入熱水,而外圍裝入冷水,當我們把保鮮膜戳一個洞時,熱水上升,冷水下降,此時我們就能看到紅色液體上升,但因為冷水是無色的,所以雖有下降,但看不太出來。

2.小罐子的紅色液體流出的速度會越來越慢,最後幾乎停止,是因為熱水和冷水的水溫已經接近平衡,沒有溫度差,就沒有產生對流。

3.紅色水層會慢慢跟冷水層混合在一起,是因為擴散作用的緣故。

 

叮嚀的話:

1.若一開始先倒入冷水,再放入裝有熱水的小瓶子也是可以,但由於小瓶子是密封狀態,欲放入底部固定時,容易浮起,比較不好操作。所以,建議先放入裝有熱水的小瓶子,再倒入熱水。

2.透明玻璃缸的選擇,其實只要是瓶口夠寬,深度夠(大於小瓶子的兩倍高度),且為透明的容器,以方便我們操作且觀察,都是可以拿來用的。

 

當完成「紅火山」後,可以指導小朋友嘗試,如果在小玻璃瓶內裝入藍墨水,或同時放入兩瓶以上裝有不同顏色墨水的小玻璃瓶,那又會是什麼樣的情形呢?