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中國(guó)古代的3個(gè)趣味物理實(shí)驗(yàn)
空中飛蝶
張岱在《夜航船》中指出：“竹內(nèi)膜純陰，將酥涂其上，見太陽(yáng)即飛，名飛蝴蝶�！边@是一個(gè)什么實(shí)驗(yàn)?筆者不敢肯定。從字面上看，它好像是一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置經(jīng)過(guò)改進(jìn)的“雞子舉飛”：從竹筒中取一張竹膜，將其收擾成球狀，在接口處內(nèi)側(cè)涂上適量酥油，使竹膜像一個(gè)吹足空氣的氣球。然后把竹膜放在太陽(yáng)下加熱，竹膜球內(nèi)部空氣受熱膨脹，當(dāng)球內(nèi)空氣壓力較大時(shí)，空氣從酥油粘合處沖開一個(gè)缺口，這樣氣體對(duì)竹膜球產(chǎn)生反作用力，使竹膜球飛向空中。
與“雞子舉飛”(蘇軾《物類相感志》：“雞子開小竅，去黃白了，入露水，又以油紙糊了，日中曬之，可以開起，離地三四尺�！�)實(shí)驗(yàn)比較，竹膜球的體積可以做得很大但重量極輕，這會(huì)使實(shí)驗(yàn)更易成功。另一方面，因竹膜重量輕，將其加工成蝴蝶或其他形狀，也不至使竹膜不能起飛，但卻會(huì)使實(shí)驗(yàn)變得更有趣。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，的確令人佩服。
銅蟾滴水
“古銅蟾蜍，章申公研滴也。每注水滿中，置蜍研仄，不假人力而蜍口出泡，泡殞則滴水入研，已而復(fù)吐，腹空而止�！�
意思是：章申公有一個(gè)銅制研滴，形如蟾蜍，顯得非常古樸。將它放在研側(cè)，注入水，不用借助人工操作，蟾蜍口中就能吐出水泡，泡滅水滴落入研盤，過(guò)一會(huì)又吐水泡，如此反復(fù)，直到蜍腹中的水吐完。
這是一個(gè)利用毛細(xì)管引水入研的有趣實(shí)驗(yàn)。我們清楚，水能潤(rùn)濕銅，將銅管插入水中，管中液柱的高度，與液體表面張力系數(shù)、毛細(xì)管內(nèi)徑以及液體與固體的接觸角有關(guān)。當(dāng)液體與固體材料確定后，毛細(xì)管內(nèi)徑越細(xì)，管內(nèi)液柱越高。因此，用毛細(xì)管能達(dá)到引水目的。有趣的是，上述實(shí)驗(yàn)中毛細(xì)管可能就設(shè)在人眼無(wú)法看見的研滴壁中，毛細(xì)管內(nèi)壁較粗糙，水從蜍腹底部潤(rùn)濕至向研盤方向傾斜的蜍口側(cè)而慢慢形成水滴，當(dāng)水滴重力大于水的表面張力時(shí)，水滴入研盤中。
紙銚煎茶
張岱在《夜航船》中指出：“雞子白調(diào)白礬末刷紙，作銚子煎茶，沸而不燒其紙�！彪u子白即雞蛋清，白礬即明礬。用雞蛋清與明礬粉末和勻涂刷紙上作成銚子，放在火焰上煎茶，水沸而紙不燃。
我們清楚，普通煤爐的火焰溫度約600℃，而紙的著火點(diǎn)是183℃，用煤爐燒紙，紙會(huì)燃為灰燼。但用紙銚煎茶，情況就不一樣了。爐火燃燒時(shí)，銚子內(nèi)的水會(huì)不斷吸熱，使紙冷卻。由于水的沸點(diǎn)是100℃。水會(huì)在這個(gè)溫度下變?yōu)檎魵鈱⒍嘤嗟臒釒ё�，所以沸水溫度不�?huì)超過(guò)100℃，這個(gè)溫度低于紙的著火點(diǎn)，只要銚子里的水不干，同時(shí)注意銚子水面以上不接觸火焰，紙就不會(huì)燃燒。
為了防止紙銚水面以上部分被火焰燃燒和紙銚滲水現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)也為了增加紙銚能夠承受水的壓力，在紙銚上涂上雞蛋清與明礬混合物，實(shí)驗(yàn)就容易獲得成功。
初中物理課本中的“紙鍋燒水”實(shí)驗(yàn)，可能就是從“紙銚煎荼”演變過(guò)來(lái)的，而“紙鍋燒水”更具有說(shuō)服力和驚險(xiǎn)性。
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