蒸氣船
加熱一條管子的水，就可使船前進?
目的
表現物質相變化體積的改變及液體的反作用力。
實驗
實驗裝置：取一片保利龍或木板鑽兩個洞做為船身的甲板。將一鋁(或銅)管彎折成螺旋型，兩末端同向彎折90度安插於甲板中，做為水面下的出入管口。以酒精燈或蠟燭作加熱來源。
原理思考
- 船起動的原因為何？
- 船為何能作持續推進？
- 如果要維持運行，需要吸入與排出的一樣的水量，否則水會排光而停止。但依據反作用原理，船在此時向前與向後的推力不是一樣嗎?又如何前進？
×原理探究
- 管子中央水受熱汽化，末端則仍是水。水氣化成水蒸氣體積變大，推動末端的水排出管外，依據反作用力原理，推動船前進。
- 隨後在管末部分水蒸氣冷卻液化，管中壓力變小，水便從管外被吸入。而後水蒸氣受熱膨脹加上重新汽化的水蒸氣繼續做推進的程序。
- 由於水分子被推出管外時是同一方向；而四面八方的水分子則皆有機會被吸入，即吸入時的反作用力非單一方向，合力的結果不如推出的情形。
討論
- 管子兩個末端的水是同時進出，或是一進一出?
- 管子兩末端若反方向會如何?
- 一定要用鋁或銅管嗎?
- 一定要彎成螺管形式嗎?
- 沒有看過正式的船隻用此種形式設計，為什麼?
關於實驗
- 以玻璃管（最好是耐熱的石英玻璃管）做實驗目的是要看出水汽化的情形，但須要做較大範圍的火焰加熱區，並須注意冷卻後才可重新充水做實驗，以免玻璃破裂。
- 以雷射筆照射出水口可作進出水狀況的觀察。
參考資料
- Valadares, "PHysics, fun, and beyond."
- J. Walker, "The flying circus of physics with answers"
製作
v.1 張惟絮、張正忠、曾前助理
指導老師
陳泰利
撰稿
陳泰利
