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數理日(綜合科學實驗)

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數理日
綜合科學實驗
基本知識
1.理想氣體
理想氣體為假想的氣體,適用於理想氣體狀態方程式(PV=nRT)
2.燃燒
燃燒是一種氧化還原反應,它分為完全燃燒及不完全燃燒,前者使被燃燒物(反應物)變
成水和二氧化碳,後者使其變成水、一氧化碳、碳微粒以及其他生成物。
(1) 空氣砲
材料:
1. 自製空氣砲
2. 煙霧產生器
3. 鋁罐數個
步驟:
1. 開啟煙霧產生器並等待數十秒以產生足夠煙霧。
2. 拉動空氣砲的薄膜,然後迅速放開。
3. 炮口將產生一個快速向前移動的煙圈,可擊倒物品。
4. 在遠處放置障礙物,重複以上步驟,直到全部障礙物倒下。
發射原理:當空氣砲的薄膜被往後拉動時,砲管內的體積便會增加,使得內裡氣壓低
於外界氣壓,空氣便從炮口流入。而當薄膜被迅速釋放時,儲存於橡皮筋內的彈性勢
能會轉換成動能,使薄膜向前移動。此時,砲管的體積減少,令內部氣壓大於外界氣
壓,空氣便從炮口流出。
煙圈原理:空氣砲中的空氣受到擠壓,通過砲口時,砲口中心的空氣流速比周圍空氣
流速快,造成快速旋轉而成為煙圈狀(如下圖)。由於空氣保持在煙圈中,沒有四處
散開,因此可以前進很長的距離。
問題:
1. 拉動薄膜時,有什麼能量轉變?
2. 要怎樣才能使空氣砲的威力增強?
(2) 黑蛇
材料
1. 白糖
2. 蘇打粉
3. 液態燃料
4. 鐵盆
5. 打火機
6. 防火沙
步驟:
1. 將沙倒入鐵盆,並挖出一個凹槽。
2. 將燃料倒入凹槽。
3. 混合白糖與蘇打粉(4:1),再倒入凹槽裏。
4. 點燃燃料,會有如黑蛇般的固體慢慢由凹槽裏伸出。
原理:白糖(即蔗糖)燃燒時會分解為碳和水,而泡打粉會分解為二氧化碳,
碳酸鈉和水。碳和碳酸鈉混合物組成蛇身而二氧化碳和水蒸氣使蛇身膨脹並將
令其伸展。
C12H22O11 + 12O2 ——>12CO2 + 11H2O
2NaHCO3——>Na2CO3 + CO2+H2O
問題:
1. 黑蛇是由什麼組成的?
2. 加入泡打粉的原因是什麼?
3. 實驗中的黑蛇是否由完全燃燒產生?
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