科學玩具-啄木鳥

這是一種利用蒸發驅動的小玩具，人們一般叫它「喝水鳥」（Drinking bird）。長相極其呆萌：

（眼神宛如智障……）

如果把它湊近一杯高度合適的水，然後讓鳥嘴先在水中沾濕，然後你就可以看到它自己開始搖搖晃晃地喝起水來，場面非常歡樂：

GIF

所以，這是怎麼做到的？

首先先來看下「喝水鳥」的構造。這個東西其實是裝在架子上的一個密封玻璃容器，結構如下圖：

「鳥頭」和「鳥肚子」中間由一根玻璃管連接，「鳥肚子」里有一些容易揮發的液體（例如一般是二氯甲烷，沸點39.6 °C），玻璃管的下端浸入液體中。與「鳥頭」連接的「鳥嘴」覆蓋著可吸水的氈狀材料。

裝置製造時抽走了空氣，因此充斥空腔部分的是液體揮發的蒸汽。在鳥肚子和鳥頭部分的空腔都充斥著蒸汽，注意這兩部分氣體是被液體隔開的。一開始這兩部分蒸汽氣壓平衡。

接下來，首先需要手動把鳥嘴沾濕，然後鳥嘴上的氈狀材料裡面吸的水蒸發，蒸發導致小鳥的頭部降溫。

在熱成像下可以看到小鳥頭部的溫度下降：

頭部降溫導致上方玻璃空腔裡面的蒸汽壓強降低（一方面是部分蒸汽冷凝，另一方面溫度下降體積不變本身也會讓氣壓降低），這樣就打破了原來的平衡。下方空腔部分的氣壓較高，下方的液體被壓入玻璃管中。

液體上升之後，小鳥變得重心不穩，會向前倒。而傾斜之後，玻璃管的下端會跑到液面的上方，導致管中的液體流回下方，上下氣壓也重新變得平衡。液體回到下端之後，又會帶動小鳥會到直立狀態。

而如果小鳥的前方放了水，那麼在向前倒的時候它的嘴又會被水浸濕，上述循環還會繼續發生。這樣一來，「喝水鳥」就可以持續喝水動作了。

這個小玩具可以幫助人們了解一些基本的物理概念，不過我覺得它最大的優點還是十分魔性，視頻看起來尤其逗……

值得注意的是，喝水鳥並不是永動機，它必須不斷從外界獲取用於蒸發的水才能維持運動。

熱成像和示意圖來自：Sixty Symbols

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！