第三十九篇：會喝水的小鳥

Abstract

現在年齡是40-50歲左右的中年人，在讀小學的時後，可能都看過這個玩具。那時候(大約是1970年)，夜市的攤販在賣這個玩具，寶島鐘錶眼鏡公司的展示櫥窗內，也擺著這個玩具。能夠再次看到這個玩具，就像看到老朋友一般的欣喜若狂。 蒸氣壓（vapor pressure）、虹吸管、力矩產生旋轉。 Drinking Bird (這是玩具的英文名字，可以在網路上購買。玩具是made in Taiwan，上面還有ROC Patent的字樣，但是不知道是誰發明的？)。 將小鳥的頭部以冷水浸溼，然後擺回桌上，小鳥就會開始點頭。 如果要讓小鳥不停地點頭，可以在小鳥的前方放一杯水，讓小鳥在點頭的時候，嘴部碰到水，使頭部保持潮溼，小鳥就好像一直在喝水。 支點位置的近距離特寫 這個實驗的原理和實驗38﹕「水往高處流」的原理相似。 我們要讓下層容器的氣體壓力（正式名稱是蒸氣壓），大於上層容器的蒸氣壓，將紅色液體往上推，經過中間的虹吸管，到達上端的容器。 由於上層容器接受太多的紅色液體，頭部太重，就會產生旋轉，小鳥開始點頭。 小鳥點頭到一定的角度時，會被支點處擋住，不會繞圓圈。 此時小鳥的身體接近水平的狀態，恰巧無法維持中間虹吸管的狀態，使得紅色液體流回下層容器。 這時候，下層容器內的紅色液體增加，重量增加，使得小鳥朝反方向旋轉，回到接近直立的狀態。 此時，中間的虹吸管又形成了。 如果能夠保持下層容器的蒸氣壓，大於上層容器的蒸氣壓，以上所描述的動作，就會循環地出現。 那麼要怎麼做呢？讓我們回想一下實驗步驟。小鳥的頭部被冷水浸溼後，水分會慢地揮發，並帶走熱量，讓頭部的溫度低於室溫。此時，下層容器的溫度仍保持在室溫，下層容器的蒸氣壓就會大於上層容器的蒸氣壓。這也是為什麼要讓小鳥喝水，小鳥才會不停地點頭。我們也測試過，讓小鳥頭部完全浸入冰水一次，然後讓牠點頭，這個點頭動作可以持續三個小時以上。 根據網路資料，紅色液體可能是二氯甲烷（Methylene Chloride，CH2Cl2，沸點約是40度C）加上紅色染料。蒸氣壓的壓力和溫度的公式，是由Rudolf Clausius（德國物理學家及數學家，西元1822-1888年）及Emile Clapeyron（法國工程師及物理學家，西元1799-1864年）推導出來的。 醫放系所 高怡宣 / 陳金山 老師