N177.让爱因斯坦惊奇的玩具—饮水鸟 ||趣味科学实验
一【实验现象】
【专业饮水鸟】
【专业饮水鸟】
【简易饮水鸟】
饮水鸟，主体由玻璃制成。它的身体是一根玻璃管，管的上端是一个
小球，也就是鸟头，管的下端是一个大球，也就是鸟的尾部。球内装有液体，管的下端浸在液面下。整个鸟身是密闭的，架在一个类似鸟腿的座上。它的头部粘有尖尖的嘴，尾部粘有羽毛。为了让人不能看清鸟身体里的秘密，它的身体被涂上了黑色。而它的神奇之处就是，在鸟的面前放上一杯水，鸟就会俯下身去，把嘴浸到水里，“喝”了一口后，又直立起来。可是直立一会儿它又会俯下身去，等到鸟嘴浸到了水，“喝”了一口，又会直立起来。就这样，它不停地点头喝水，这到底是怎么回事呢？
这一点连当代最伟大的科学家爱因斯坦都为它吃惊。根据前苏联著名的科普作家别莱利曼编著的《趣味物理学续编》中提到，曾有人将这个涂了颜色、看不见内部奥秘的“饮水鸟”赠送给爱因斯坦博士，并对他说，科学家不是说永动机是不可能的吗，就让你瞧瞧这台永动机。当爱因斯坦看过并明白其原理时，真的十分惊叹“饮水鸟”的设计巧妙。因此这个玩具就被别人叫做“爱因斯坦也吃惊的玩具”。
这种玩具并非是一种利用环境中热能的第二类永动机（事实上，根据热力学第二定律，第二类永动机是不可能存在的）。”饮水鸟“只是一种遵守热力学定律的典型热机。它之所以能不停地点头喝水，是因为它利用了一些复杂的物理学原理。
物理原理：
饮水鸟的头和躯体分别为两个薄壁玻璃球( 以下简称“上球”和“ 下球”) , 其间以一根玻璃管连通, 内装乙醚液体, 构成一个密闭容器。由于乙醚液体易挥发,因此液面上方充满乙醚的饱和气。鸟头四周包有一层易吸水的布。平时, 鸟身略向前倾。启动时给鸟头滴少许水, 布上的水在蒸发时大量吸热, 使上球内的乙醚饱和气在降温的同时降压, 导致下球中的饱和气压大于上球中的气压, 下球中的乙醚液体沿玻璃管往上压, 于是整个鸟的重心上移, 从而打破了支点的平衡状态。鸟身随上升的乙醚液体逐渐前倾, 当鸟嘴接触液面时, 上下球刚好通过玻璃管连通 , 下球中的部分气体进入上球, 两部分气体混合, 当上、下球中压强一致时, 失去气体压力支持的液体将在自身重力的作用下倒流回下球, 饮水鸟的重心再次下移, 于是渐渐直立起来, 回到初始状态。由于“喝水”时, 鸟嘴接触水面, 沾湿了裹鸟头的布,于是它又开始喝水。
基本工作流程：
a.头部受冷，气压下降，尾部的液体因为吸力沿颈部上升。这样头的重量在增加，尾部的重量在减轻，重心位置发生变化，当重心超过脚架支点而移向头部时，鸟就俯下身到平衡位置。这个位置可以通过鸟嘴的重量来调试。
b.头部降低，内部发生两个变化。一是“饮水鸟”的嘴浸到了水，这样鸟头被打湿。二是上下的蒸汽区域连通，两部分气体混合，没有了气压差，但由于吸收了周围空气的热量，蒸汽的温度略有上升。这时上升到头部的液体，在本身的重量作用下流向下端尾部。
c.尾部变重，头部向上翘，液体全部集中到尾部，同时，头部的蒸汽因为刚粘到的水又开始冷却。
结论：“饮水鸟”头部的水不断蒸发吸收的周围空气的热量，就是奇妙的“饮水鸟”能够动起来的“原动力”。
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