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中国古代趣味物理实验2



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文章摘要:,江浦路很得意这看,饮食起居其因一览无遗。

  4 空中飞蝶

  张岱在《夜航船》中指出:“竹内膜纯阴,将酥涂其上,见太阳即飞,名飞蝴蝶。”这是一个什么实验?笔者不敢肯定。从字面上看,它好像是一个实验装置经过改进的“鸡子举飞”:从竹筒中取一张竹膜,将其收扰成球状,在接口处内侧涂上适量酥油,使竹膜像一个吹足空气的气球。然后把竹膜放在太阳下加热,竹膜球内部空气受热膨胀,当球内空气压力较大时,空气从酥油粘合处冲开一个缺口,这样气体对竹膜球产生反作用力,使竹膜球飞向空中。

  与“鸡子举飞”(苏轼《物类相感志》:“鸡子开小窍,去黄白了,入露水,又以油纸糊了,日中晒之,可以开起,离地三四尺。”)实验比较,竹膜球的体积可以做得很大但重量极轻,这会使实验更易成功。另一方面,因竹膜重量轻,将其加工成蝴蝶或其他形状,也不至使竹膜不能起飞,但却会使实验变得更有趣。实验的设计思想,的确令人佩服。

  5 铜蟾滴水

  “古铜蟾蜍,章申公研滴也。每注水满中,置蜍研仄,不假人力而蜍口出泡,泡殒则滴水入研,已而复吐,腹空而止。”

  意思是:章申公有一个铜制研滴,形如蟾蜍,显得非常古朴。将它放在研侧,注入水,不用借助人工操作,蟾蜍口中就能吐出水泡,泡灭水滴落入研盘,过一会又吐水泡,如此反复,直到蜍腹中的水吐完。

  这是一个利用毛细管引水入研的有趣实验。我们清楚,水能润湿铜,将铜管插入水中,管中液柱的高度,与液体表面张力系数、毛细管内径以及液体与固体的接触角有关。当液体与固体材料确定后,毛细管内径越细,管内液柱越高。因此,用毛细管能达到引水目的。有趣的是,上述实验中毛细管可能就设在人眼无法看见的研滴壁中,毛细管内壁较粗糙,水从蜍腹底部润湿至向研盘方向倾斜的蜍口侧而慢慢形成水滴,当水滴重力大于水的表面张力时,水滴入研盘中。

  6 纸铫煎茶

  张岱在《夜航船》中指出:“鸡子白调白矾末刷纸,作铫子煎茶,沸而不烧其纸。”鸡子白即鸡蛋清,白矾即明矾。用鸡蛋清与明矾粉末和匀涂刷纸上作成铫子,放在火焰上煎茶,水沸而纸不燃。

  我们清楚,普通煤炉的火焰温度约600℃,而纸的着火点是183℃,用煤炉烧纸,纸会燃为灰烬。但用纸铫煎茶,情况就不一样了。炉火燃烧时,铫子内的水会不断吸热,使纸冷却。由于水的沸点是100℃。水会在这个温度下变为蒸气将多余的热带走,所以沸水温度不会超过100℃,这个温度低于纸的着火点,只要铫子里的水不干,同时注意铫子水面以上不接触火焰,纸就不会燃烧。

  为了防止纸铫水面以上部分被火焰燃烧和纸铫渗水现象发生,同时也为了增加纸铫能够承受水的压力,在纸铫上涂上鸡蛋清与明矾混合物,实验就容易获得成功。 

  初中物理课本中的“纸锅烧水”实验,可能就是从“纸铫煎荼”演变过来的,而“纸锅烧水”更具有说服力和惊险性。


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