製作簡易噴氣機

生活科學趣談

下列實驗請配戴護目鏡,並在戶外安全空曠處進行

這個酒精噴氣機進出的空氣與廢氣共用一個出入口,當廢氣噴出後瓶內壓力會下降,瓶外空氣隨即進入與持續汽化的酒精氣體混合。如果這時火焰尚未熄滅,混合氣體即可被點燃而發生第二次的脈衝,能否持續從罐口噴火的條件則取決於適當的開孔大小(孔徑約7~10mm,依瓶子規格而異)

若孔徑調整至最適當的大小時,就能持續噴火直到燃料燒完為止(註:下列影片使用遙控模型飛機燃料,其中混有硝基甲烷成分)

汽化爐則是藉由加熱燈蕊中的酒精使其汽化來提高罐內壓力,然後將酒精蒸氣經由小孔高速噴出,從而達到較強的火力

若是採用將燃料噴進管內的模式,由於噴流中央氣體流速快而相對壓力小,因此能帶入周圍空氣一併進入管內,如此即能形成一個噴射引擎

這種噴流能帶進周遭空氣的機制可應用於熱氣球剛開始時的充氣作業

或是小口吹氣為何比大口哈氣感受到較低的溫度?

一份「臺北縣立高中職98 學年度教師聯合甄選」的物理科考題中也出現這樣的題目:「解釋為什麼張口哈氣時,哈出的氣體溫度較高,而噘口吹氣時,吹出的氣體溫度較低」。該份試題提供的答案是:「張口哈氣時,口腔內的氣壓與外界大致相同,因此哈出的氣體約與體內溫度相同,因此會覺得熱熱的。噘口吹氣時,口腔內氣壓比外界高,當氣體到口腔外時會膨脹,因此會對外界做功,溫度會下降」。看到這樣的解答令我感到十分的訝異,這可是一份會影響物理教師能否被聘任的試題,出現這樣的錯誤實在令人遺憾。上網搜尋相關的資料時,發現這份試題的命題者可能是取材自國內某個物理問題討論區,因為該試題解答與那位版主的 論述相同,接著又發現持有這種觀點的人 還真不少

為了驗證是否真的是絕熱膨脹效應所導致,經實際測量煮開水時距離壺口約10公分處的氣體溫度,發現僅約40℃,會造成這麼大的冷卻效果不可能是絕熱膨脹所造成。因為在對流層的氣溫梯度是每上升1公里,溫度會因為氣體絕熱膨脹的因素而下降6.5℃。由於上升1公里的氣壓下降8/76 atm,而煮開水時壺蓋不會被噴開,就可以證明壺蓋的內外壓力差不會比壺蓋重量所造成的壓力大。以下列這個實驗的壺蓋為例,其重量90克重、直徑10公分,重量所造成的壓力也約僅有1/1000 atm。因此可以判斷在這麼微小壓力差的驅使之下,蒸汽經由壺嘴噴出之後,因為絕熱膨脹所造成的溫度下降量就應該遠比6.5℃少很多。那麼煮開水這種高達60℃的冷卻效應(請不要忽略水蒸氣的凝結熱更可觀),就不是絕熱膨脹的因素所造成。那麼到底是甚麼因素會有這麼大的冷卻效果呢?請看以下的說明