智慧的结晶!中国古人发明的饮水鸟,“让爱因斯坦也吃惊的玩具”
爱因斯坦曾经收到过一个被涂了颜色,看不见内部奥秘的饮水鸟,赠予爱因斯坦的人说,科学家不是说永动机是不可能的吗?这就让你看看这台永动机。
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这台工艺简陋的饮水鸟玩具就这样引起了爱因斯坦的注意,甚至让爱因斯坦也感到吃惊,直到明白其原理时,感叹饮水鸟的设计之巧妙,所以饮水鸟还有一个特别的别称,“让爱因斯坦也吃惊的玩具”。但是饮水鸟到底是谁发明的,是什么时候发明的,都没有任何文献记载,只知道饮水鸟是中国古代的玩具,也是中国人智慧的结晶。
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据说饮水鸟是一种神秘的玩具,只要在它的面前放上一点水,它就会不知疲倦的摆动起来,就像是一台永动机一样,可是我们都知道,在科学上,是没有永动机的说法的,那饮水鸟,到底是以什么原理来运作的呢?饮水鸟的形象最后一次公开出现是在上世纪30年代,一本国外的科普读物上,之后就消失匿迹了,知道第19届科普周的开幕,饮水鸟现在大行宫广场,让现场参观的人都连连称奇。
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为了不让人看到鸟身体里的秘密,鸟的身体会被涂上颜色,整个鸟都是密闭的,架在了一个类似于鸟腿的座上,两头是玻璃球,管的下端浸在液面下,球内装有液体。而它的神奇之处就是,在鸟的面前放上一杯水,鸟就会俯身下去,把嘴放进水里,喝了一口水以后,就会直立起来,然后刚直立起来一会儿又会俯身下去喝一口,然后再次直立起来,然后又会俯身下去喝水,就这样它不停地点头喝水,那不是永动机又是怎么一回事儿呢?
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这个玩具不是一种利用环境中热能的第二类永动机,而是一种遵守热力学定律的典型热机,它之所以可以不停地点头喝水,是因为它利用了一些复杂的物理学原理。饮水鸟的头和躯体分为上球和下球,中间以一根玻璃管连通,内部装有乙醚液体,以此构成了一个密闭的容器。
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而乙醚液体是非常容易挥发的东西,所以液面上面充满着乙醚的饱和气,而在鸟头的四周包着一层容易吸水的布。平常鸟身略微向前倾,启动的时候给鸟头上滴少许水,然后布上的水在蒸发的时候会大量吸热,使得上球内的乙醚饱和气在降温的时候降压,这时候温度降低又会让乙醚蒸汽变得过饱和,有少量的乙醚蒸汽凝结成为液体,乙醚蒸汽的量变少,气体体积就会进一步缩小,然后会放热阻止温度降低。
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这个时候下球的饱和气压大于上球中的气压,下球中的乙醚液体沿着玻璃管往上压,下球压强变小,里面的蒸汽就会变得不饱和,少量的乙醚气化,下球里的乙醚蒸汽的量就会变大,同时从乙醚液体吸热,然后整个鸟的重心上移,打破了支点的平衡状态。而鸟身随着上升的乙醚液体逐渐前倾,当鸟嘴接触液面的时候,上下两个球港后通过玻璃管连通,下球中的部分气体进入上球,两部分气体混合,当上下球的压强一致时,失去气体压力支持的液体,会将自身重力的作用下倒流回下球,饮水鸟的重心就会下移,这样饮水鸟就直立了起来。
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饮水鸟内部变化的原理和超导体热管一样,是通过气化液化来传递热能,实际蒸汽的温度并没有太大的变化。当科学家解开谜题的时候,不禁感叹,这么个小玩具,居然蕴含这么复杂的原理,中国人的智慧真是强大,有人还叫饮水鸟,“来自中国的永动机”,不知道你是否见过饮水鸟呢?好了,今天就为大家介绍到这里,我们下一期再见!
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