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连爱因斯坦也吃惊的玩具

2007-08-06

科学大众·小诺贝尔 2007年7期
关键词:乙醚玻璃球玻璃管

谢 文

永动鸟是中国古代工匠智慧的结晶,但具体发明于什么时候,现在已经不可考知。永动鸟在中国古代作为一种玩具,流传十分广泛,后来渐渐失传,最后一次明确记载的是出现在上世纪30年代一本国外的科普读物上,之后就销声匿迹了。

上个世纪,有人曾将一个中国的“永动鸟”玩具送给了20世纪最伟大的科学家爱因斯坦。一时间,爱因斯坦被这个神奇的小鸟迷住了:难道这世间真有人创造出了永动机——这个永远不停地在喝水的小鸟?直到后来,爱因斯坦弄明白了小鸟“永动”的奥秘之后,才恍然大悟。虽然这个“永动鸟”并非真正的“永动”,但其设计之巧妙,依然让爱因斯坦叹为观止。而这个玩具也就被人叫做“连爱因斯坦也吃惊的玩具”。

“永动鸟”揭秘

“永动鸟”真的能永动吗?当然不是!我们就一起来看看其中的奥秘吧!

先介绍一下小鸟内部的大致结构:“永动鸟”的头和躯体分别为两个薄壁玻璃球,中间用一根玻璃管连通,内部装有乙醚,整个装置构成一个密闭容器。鸟头四周包有一层易吸水的布,乌嘴是一根锥形金属管,它内部有纱线与鸟头上的布相连。

一开始,乙醚液体在下面的玻璃球里,“永动鸟”的重心在支撑点下方,比较稳定。当鸟头部的布被湿润后,布上的水不断蒸发吸热,使上面小球内的乙醚饱和蒸气温度下降,同时压强减小。这样,下面球泡内的压强比上面球泡内的压强大,乙醚液体被压入管内,导致整个装置重心向前上方移动,因而饮水鸟的平衡装置被打破,所以“永动鸟”开始低头喝水。当玻璃管趋于水平时,这样,下面球泡中的乙醚蒸气便进入管内,而管内的液体乙醚开始回流,重心回移,“永动鸟”又开始抬头,如此循环反复。

想一想:

1“永动鸟”并非永动,这是因为它消耗了哪种物质?

2“永动鸟”是阴天雨天饮水次数多呢,还是在风天晴天饮水次数多?

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