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我们用仨瓶子,做了个伪“永动机” | 正经玩

yangfz & Lixy 中科院物理所 2019-04-02


正经玩每周六上午会推送一个好玩的科学实验,可以由家长大朋友带着小朋友在家里动手操作。希望正经玩陪您度过每一个温馨的亲子周末,让小朋友的童年充满知识、爱和陪伴。

引子与先睹为快


永动机可以说是18世纪最重要的“发明”

重要到什么程度呢?

重要到它无数次的被发明失败

恰恰证明了能量守恒定律的成立

而“第一类永动机”不可能被设计

也成为热力学第一定律的

另一种表述方式

可见当时永动机的概念多么深入人心

但是,今天小编拿了3个瓶子

通过不断的连接和导通

使得最上面的瓶子,液面并不下降

水则可以源源不断的从上面喷出来

喷出来的水又流入下面的瓶子

下面的水又会从上面喷出来

正如一个“永动喷泉”

请看:

说在前面,这肯定不是“永动喷泉”!

至于为什么不是?大家从后面的原理找找答案

实验过程

实验器材:打孔器、矿泉水瓶3个,吸管,剪刀,塑料软管2根,热熔胶枪,水,染料,所标杯


首先我们把其中两个瓶子的瓶盖取下

并在中心打孔,孔的直径应与吸管差不多大小



与上期一样我们用了特别的方式打孔

大家采用自己方便的方式

两个孔打好后将吸管穿进去

注意一端要留足够长一段较短

然后用热熔胶枪将瓶盖尾对尾固定起来



然后用溶胶将瓶盖与吸管处封住

防止漏水漏气



然后我们把弄好的瓶盖盖回空瓶子

注意盖严实不能漏气漏水



大家可能已经发现了

我们换了3个矿泉水瓶

这是因为

刚才那三个已经被我们做坏了

所以大家做的时候要注意细节哦

然后我们来处理第三个瓶子

将瓶子从瓶颈处剪开保留下半部分



然后将剪下来的这一部分和之前的那部分按下图摆放

先按第一张图标记两个点

再将两个瓶子都转180度

再按第二个图标记两个点



按标记的四个点打孔并准备软管

两根软管长度分别上面两张图内两个标记点的距离

然后将半个瓶子和整体用溶胶固定起来

注意瓶子上孔的排放要对齐



将软管插入打好的孔内

并拿热熔胶固定好防止漏气漏水



经过这么一系列复杂的操作我们终于完成了我们的装置

然后将装置竖立起来,往开口的瓶子里加水

最好加入一些染料效果会更明显



我们发现水会通过管子流入最下面的瓶子

一直加水加到最下面的瓶子快满

然后我们将上面瓶子多余的水倒出



并将整个装置倒立

(请侧移手机屏幕)



倒立以后上面瓶子的水会逐渐流入中间瓶子

等水不能再流动以后再将装置转回正位

再往开口的瓶子里加水

我们会发现水加到一点量

上面的吸管就开始一直喷水了



放一个细节的图



我们会发现中间瓶子内的水会逐渐减少

当水低于中间瓶子软管的位置时喷泉停止

然后此时我们再将装置倒转

再按上述过程来过就可以一直循环的做下去了

于是在下一次循环里我们加入了色素


从上面看这个现象


原理解说


这个现象也叫海伦喷泉

是利用气压完成的一个巧妙设计

有一些设计可以使流出的水流回中间区域

所以有时候有人会说它是“永动机”

上图为海伦喷泉的原始设计

这个过程也有损耗不可能实现永动

实验中将水通过倒转的方法加到中间瓶子

然后在开口的瓶子里加水时

水流入最下面的瓶子

将最下面瓶子内的空气挤入中间瓶子

所以可以看到中间瓶子吸管里出现大量气泡

然后中间瓶子内的气压增大

将水通过软管压出到开口的瓶子内形成喷泉

至于水柱的高度由什么来影响

CUPT的孩子们动手做实验吧

另:实验中有个小细节

瓶子第一次倒转后上面瓶子突然变扁

这个是为什么呢?大家可以思考一下


上期回顾


NO.108 欹器

01-菲菲的实验分享如下:

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