趣味小實驗(十三)流體馬達

生活科學趣談

資料來源:Indicating Electrolysis

材料:七水硫酸鎂環形磁鐵、酸鹼指示劑(ex.紫色高麗菜汁)、六角螺絲、9V電池、橡皮筋、培養皿

電解定義為通過電流分解物質,當電流通過含有電解質的水溶液時,水分子經由氧化還原反應分解。 加入硫酸鎂僅是幫助導電,讓電解水的速率加快,正極(陽極)產生氧氣,負極(陰極)產生氫氣。
陽極:H2O → 2 H+(aq) + ½ O2(g) + 2 e,電極附近的水溶液呈現酸性,指示劑顯示酸性的顏色。
陰極:2H2O + 2e→ 2OH(aq) + H2(g),電極附近的水溶液呈現鹼性,指示劑顯示鹼性的顏色。
全反應:H2O → H2(g) + ½ O2(g)

由於兩個電極附近所生成的離子具有相反的電性,帶正電的氫離子生成後會往負極移動,帶負電的氫氧根生成後則是反向往正極移動,根據移動的帶電粒子所受磁力公式:FB = q v × B,在二個電極之間移動的 H+、OH 所受磁力方向相同,於是都被推離磁鐵而撞向培養皿邊緣。至於撞擊培養皿邊緣後,為何兩道流體會分道揚鑣,一個順時鐘旋轉,另一個則逆時鐘旋轉?這是一個有趣的問題,留待給想做專題研究的同學們去探索(Hint:角動量)

另一種電極的擺放方式:

延伸閱讀

Petri Dish Electrolysis