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？