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標題: 科學玩具 [打印本頁]

作者: admin 時間: 2024-8-19 16:52
標題: 科學玩具
這听起来像是完善的可怕兵器，但它是一個傳授電化學道理的玩具。它也是一種高科技水枪。

塑料氢弹利用電将水份子分化成氢和氧。然後它利用電火花将氣體爆炸性地從新组合成高压蒸汽，從而将水流推向高空。

制作比本书中的其他玩具要坚苦一些，可是經由過程制作這個玩具學到的技術可以很好地用于制作很多其他装备和艺術品。

寻觅制造炸弹的質料。

炸弹由如下質料制成：

聚酯树脂和催化剂。這可以在快樂喜爱商铺和五金店找到。

来自便宜電池的两根碳棒（或大型镀金毗連器）

Scripto 電子打火機的压電焚烧器

一個 9 伏電池夹

白腊（来自便宜的地蜡烛）

绝缘铜線（约 20 至 22 号）

焊接

炸弹是若何事情的。

在示用意情势中，炸弹以下所示：

9 伏電池與碳棒相連，碳棒位于炸弹室的水下。水分化成氢氣和氧氣，被困在腔室的上半部門。電子打火機的压電焚烧器被鞭策，從而致使火花跳偏激花隙，從而點燃氢氣和氧氣。由此發生的高压蒸汽迫使水經由過程出口管排挤，進入氛围中。

我制造的第一枚炸弹彻底是用艺術家、雕塑家和珠寶商利用的“失蜡锻造”法子完成的。

在失蜡法中，制品物體的模子由蜡制成，然後将石膏倒在蜡上并使其硬化。最後，蜡從硬化的石膏中熔化出来，浮泛中布满熔融金属，冷却成與原始蜡模子不异的外形。石膏被扯開，完成的艺術品或珠寶被干净和抛光。

利用炸弹，咱們消除蜡從模具中熔化後的所有步调，由于咱們的方针是在塑猜中創建一個空心，碳棒和火花隙會伸入此中。

第一個炸弹以下圖所示：

請注重，炸弹頂部的火花隙是由碳棒制成的。厥後的版本利用由铜線制成的更简略的火花隙。

您可以看到電池夹中的红線毗連到半球形室底部的碳棒。您還可以看到一個矩形管從腔室底部向上曲折并從装备頂部退出。這個管子是由一层薄薄的蜡制成的，用来讓水收支腔室。另外一邊另有一個雷同的管子。底部的蓝色是一堆塑料珠子，當液體塑料倒在上面時，蜡模子就座在上面。

失蜡版本的問題是你不克不及很好地看到内部運作。我的下一次測驗考試利用了一個透明的塑料盒和一些透明的塑料管。第一次測驗考試利用它時，它在我脸上爆炸了。尸體以下圖。

塑料盒的强度不足以經受爆炸的氣力，塑料管太窄過长，没法讓水足够快地流出，以避免塑料被炸開。但是，由绞合铜線制成的新火花隙却能完善運行。

在随後的改良中，塑料盒彻底被聚酯树脂笼盖，是以腔室的壁最少有半英寸厚。進口/出口管钻入塑猜中，是以它們又直又宽。利用一點失蜡技能為钻頭供给方针，是以蜡可以支持碳棒和火花隙。

施工起頭于從几個老式碳锌電池中掏出两根碳棒。這些是廉價的類型，比方 Everready 'Classic' 或 Radio Shack 'Heavy Duty' 類型，而不是在很大水平上代替它們的碱性電池。

鄙人面的照片中，此中一個電池的盖子和頂部被移除，以显示碳棒從纸板密封中伸出。略微改變和拉動，杆就會滑出，可以洗濯和利用。

接下来，咱們将绝缘铜線毗連到碳棒上，法子是剥去一端几英寸電線的绝缘层，并在棒上环绕纠缠几圈，以構成杰出的毗連。電線被拧紧以安稳地連结毗連。

火花隙是經由過程将绝缘铜線绕在铅笔上曲折，然後将两頭牢牢地扭几英寸而制成的。然後切割环，并從结尾修剪一些绝缘层。

然後将火花隙和碳棒放入透明的塑料盒中（若是您没有照片中的立方體盒，则井字遊戲糖果盒也能够）。盒子里装满了水，距頂部约半英寸。然後将融化的蜡倒在水上以密封盒子和火花隙和棒。當蜡變硬後，可以略微鬆一下讓水流出，然後改换以密封盒子。

如今九州真人輪盤,咱們将两块厚蜡贴在底部，構成空心通道，讓水收支。若是你愿意，你可以将它們一向延长到頂部，建造方形横截面的通道。我喜好稍後再钻通道，但你可能喜好挑战人們猜猜你是如安在塑料上钻方孔的。

下一步是拆開電子打火機，获得压電焚烧器。

焚烧器是按下時會發生火花的小东西。它有两個触點，在将火花隙的電線焊接到它們以前，必要用刀或砂纸對其举行粗拙處置。

用于點燃壁炉的较大打火機具备较大的焚烧器，更容易于焊接。

您可以看到较大的焚烧器已焊接到前面几张照片中盒子侧面照片中的火花隙上。毗連 9 伏電池夹的電線也焊接到毗連碳棒的電線上。

聚酯树脂的浇铸分三個步调举行。模具利用了特百惠碗。第一個铸件是碗底部的薄层。该层被容许硬化，成為安排碳棒和装备其余部門的根本。

下一层锻造层為半英寸厚，将碳棒固定到位，并笼盖盒子底部的蜡支腿。在浇注最後一层以前，也容许该层硬化。如许可以包管在浇最後一层時空心盒不會浮到模具頂部。

然後倒入最後一层，應彻底笼盖盒子頂部，厚度最少為半英寸。它還将笼盖压電焚烧器上的焊接毗連，但不得接触活動部件或進入焚烧器内部，不然焚烧器将被卡住而没法操作。

倒数第二步是钻收支口孔和出口孔。我利用 1/4 英寸的钻頭。最後，經由過程将項目放入暖和的烤箱（不跨越 150 华氏度）中，将蜡融化，放在報纸頂部的平底锅中以接住融化的蜡。

您可以在上面的照片中看到成果。

利用碳棒是由于當電畅通過水時它們不會分化。若是咱們利用铜線，一根線會被吃掉，而另外一根線會在上面镀上一层铜渣，從另外一根線上去除。

可是，若是咱們利用活性较低的金属，比方金，這類金属丝的粉碎會產生得更慢，玩具可以屡次利用而没有任何较着的變革。

為了測試這一點，我做了一個與咱們方才建造的雷同的設計炸弹，但利用了一些用于高端立體声毗連的镀金毗連器。

成果是一個標致的炸弹：

操作炸弹。

要操作玩具，請将其放在水龙頭下，歪斜以便水可以進入一個孔，氛围可以從另外一個孔流出。焚烧室應當只有半满，有氣泡連结火花隙干燥。

插入 9 伏電池，察看碳棒（或金電极）上構成的细小氢氣和氧氣氣泡。

约莫 15 到 20 分钟後，将構成足够的氣體，使炸弹爆炸并發生杰出的结果。請注重，跟着氣體的構成，水會被置换，并從钻孔中泄露出来。将炸弹放在一臂远的處所，然後按下焚烧器直到發出咔嗒声。留在炸弹和管子里的水會喷出来，笼盖天花板和觀眾。

几年前，我在一個電視节目中展現我的科學玩具。在节目起頭录制以前，咱們装满了炸弹并插入了電池。

在描写和演示了约莫 25 分钟的其他玩具以後，差未几该走了。我把炸弹拿在手里，點了焚烧器，但甚麼也没產生。我又按了几下，嘟囔着火花間隙被弄湿了。

节目主持人决议試一試。他拿着炸弹，當他點击焚烧器時，緊身褲,细心地向下监視子。

固然，這對他有效。水溅到他的眼镜、頭發、衬衫、天花板上，處處都是。摄制组笑得很利害，你可以看到相機在摆荡。

谨慎炸弹。

為甚麼如许做？

用電分化水被称為電解（希腊语為“用電鬆開”）。

水由两個氢原子和一個氧原子構成。在液體情势中，份子不竭分化成带電的碎片，然後又從新汇集在一块兒。带電的部門称為離子。

水通差错去一個氢原子而分化成離子。氢原子的原子核與其他两個原子一块兒離開，留下它的電子。是以，咱們有一個带正電的氢離子 H +和一個带负電的羟基離子 OH -。

此中一根碳棒毗連到電池的负极度子，并具备過剩的電子。這個電极称為阴极。過剩的電子将带正電的氢原子吸引到阴极。

阴极上的两個電子與两個 H+ 離子連系，構成一個氢份子 H 2。這類份子與其他份子结归并構成氢氣氣泡，這些氣泡在水中上升，為更多的水與阴极接触并構成更多的氢氣腾出空間。

阴极的反响在化學上描写為：

2H + + 2 e - --> H 2

另外一個電极称為阳极。電池從阳极拉出電子，留下正電荷。這類正電荷将带负電荷的氢氧根離子吸引到阳极。四個羟基離子汇集在一块兒構成两個水份子和一個氧份子，同時朝阳极供给四個電子。

阳极的反响在化學上描写為：

4 OH - --> 4 e - + 2H 2 O + O 2

氧氣構成氣泡并經由過程水上升参加氢氣。

将 H + 離子與 OH -離子分手必要大量能量。這類能量以氢氣和氧氣的情势贮存。一些能量来自氢份子中两個氢原子之間的化學键。一样，能量来自氧份子中两個氧原子之間的键。大部門能量来自電池。所有這些暖手寶,能量都是經由過程将氣體分手成各自的份子来“贮存”的。若是咱們可使原子從新分列以再次構成水，那末這類能量就會被開释出来。

為了负氣體重整為水，咱們必需先添加一點能量来粉碎氢原子之間的键，然後再增长一點能量来粉碎氧原子之間的键。只有當這些键断裂時，原子才能自由地從新分列以構成其他份子。

粉碎氣體中份子键的能量由火花供给。日本減肥食品,它将氣體份子分化成它們的原子，是以它們可以從新组合成 H 2 O，将贮存的能量以热量的情势開释出来。

第一次重组發生的热量足以分化更多的氣體份子，使它們也能够重構成水。這類反响產生得很快，损耗了所有的氣體，并發生了至關多的热量。電池在 20 分钟内投入體系的几近所有能量都在不到一秒的時候内開释出来。

反响發生的 H 2 O 太热而不克不及成為液體。它是一種氣體，其热量會使其膨胀，從而比所需的原始氣體盘踞更多的空間。它膨胀，并将残剩的水推出独一存在的出口——通向天花板的两個孔。

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