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本文首发于窗敲雨的个人公众号“酷炫科学”

这是一种利用蒸发驱动的小玩具,人们一般叫它“喝水鸟”(Drinking bird)。长相极其呆萌:

眼神宛如智障……

眼神宛如智障……

如果把它凑近一杯高度合适的水,然后让鸟嘴先在水中沾湿,然后你就可以看到它自己开始摇摇晃晃地喝起水来,场面非常欢乐:

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所以,这是怎么做到的?

首先先来看下“喝水鸟”的构造。这个东西其实是装在架子上的一个密封玻璃容器,结构如下图:

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“鸟头”和“鸟肚子”中间由一根玻璃管连接,“鸟肚子”里有一些容易挥发的液体(例如一般是二氯甲烷,沸点39.6 °C),玻璃管的下端浸入液体中。与“鸟头”连接的“鸟嘴”覆盖着可吸水的毡状材料。

装置制造时抽走了空气,因此充斥空腔部分的是液体挥发的蒸汽。在鸟肚子和鸟头部分的空腔都充斥着蒸汽,注意这两部分气体是被液体隔开的。一开始这两部分蒸汽气压平衡。

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接下来,首先需要手动把鸟嘴沾湿,然后鸟嘴上的毡状材料里面吸的水蒸发,蒸发导致小鸟的头部降温。

在热成像下可以看到小鸟头部的温度下降:

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头部降温导致上方玻璃空腔里面的蒸汽压强降低(一方面是部分蒸汽冷凝,另一方面温度下降体积不变本身也会让气压降低),这样就打破了原来的平衡。下方空腔部分的气压较高,下方的液体被压入玻璃管中。

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液体上升之后,小鸟变得重心不稳,会向前倒。而倾斜之后,玻璃管的下端会跑到液面的上方,导致管中的液体流回下方,上下气压也重新变得平衡。液体回到下端之后,又会带动小鸟会到直立状态。

而如果小鸟的前方放了水,那么在向前倒的时候它的嘴又会被水浸湿,上述循环还会继续发生。这样一来,“喝水鸟”就可以持续喝水动作了。

这个小玩具可以帮助人们了解一些基本的物理概念,不过我觉得它最大的优点还是十分魔性,视频看起来尤其逗……

值得注意的是,喝水鸟并不是永动机,它必须不断从外界获取用于蒸发的水才能维持运动。

热成像和示意图来自:Sixty Symbols

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2 Responses to “喝水鸟:从未见过如此呆萌的科学玩具”

  1. 匿名说道:

    放在海水里,不知道可不可以用来发电?不是永动也没事,反正只要补充水,价格便宜