3D有趣實驗

3D 有趣實驗:點燃方糖

3D 有趣實驗:點燃方糖
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

用鑷子夾起方糖直接在火源上加熱時,會發現方糖會出現變黑和熔化的現象,但不易燃燒起來。若將方糖沾上鹽巴或紙片灰燼後,用鑷子夾起方糖直接在火源上加熱時,會發現方糖比較容易被點燃起來。方糖放在鐵湯匙上直接在火源上加熱時,當方糖全部熔化成液體時,再持續加熱,最後仍可以觀察的方糖被點燃的情形。顯示方糖本身可燃,加入食鹽或紙張灰燼可以幫助更容易燃燒。

方糖是白糖粉末壓成正方體的形狀,是一種蔗糖 (C12H22O11),這糖加熱燃燒的反應式如下:

C12H22O11 + 熱 → 12 CO2 + 11 H2O

實驗影片

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3D 有趣實驗:手搖發電機鎳幣鍍銅

3D 有趣實驗:手搖發電機鎳幣鍍銅
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

利用手搖發電機提供直流電的電源,讓硫酸銅溶液中的銅離子發生還原鍍於鎳幣上,銅幣上的銅金屬氧化變成銅離子溶解於溶液中。

外接電池的正極端 Cu → Cu2+ + 2e

外接電池的負極端 Cu2+ + 2e → Cu

實驗影片

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3D 有趣實驗:微型水火箭

3D 有趣實驗:微型水火箭
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

本實驗是利用食用醋和鎂帶化學反應產生氫氣,再將空氣與氫氣大約以 5 比 2 的比例裝進微型水火箭(此時氧氣與氫氣的比例大約是 1 比 2),此時微型水火箭中仍有約一半的體積是水。利用電子打火機的點火裝置改造的點火器,讓微型水火箭裡的混合氣體點火爆炸產生壓力,將水向後噴出,因此微型水火箭向前飛出,這就是水火箭的發射原理。

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實驗影片

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3D 有趣實驗:自製小型天燈

3D 有趣實驗:自製小型天燈
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

簡易天燈是利用家用垃圾袋,經由酒精棉球燃燒產生熱空氣,熱空氣密度比冷空氣低產生浮力,帶動垃圾袋往上飄,這就是天燈的原理。製作小型天燈時,所有的材質要盡可能的輕,多一根訂書針的重量,就會讓小型天燈飛不起來。

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3D 有趣實驗:棉花加壓點火燃燒

3D 有趣實驗:棉花加壓點火燃燒
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

棉花加壓點火燃燒是利用加壓筒對空氣瞬間加壓,讓加壓桶內的空氣溫度上升,此時加壓筒內的氧氣濃度也跟著提高。當加壓筒內的溫度上升,再加上氧氣濃度提高,兩個因素幫助棉花在加壓筒內氧化燃燒。

實驗影片

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3D 有趣實驗:微奈米鐵粉燃燒

3D 有趣實驗:微奈米鐵粉燃燒
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

草酸亞鐵Fe(C2O4)在試管中加熱後,因草酸根受熱分解,使得草酸亞鐵有機會少部分變成鐵粉,此時迅速蓋上塞子隔絕空氣。在加熱的過程中,如果在試管管口點火,可以觀察到管口有火焰可以燃燒,因此推斷有CO 氣體生成(如式1)。CO因為有還原性,所以再將部分FeO 還原成Fe,此時鐵粉顆粒非常細(如式2)。因迅速蓋上蓋子,所以細微的鐵粉沒有機會和空氣中的氧氣反應成氧化鐵或氧化亞鐵。

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待冷卻後,在空氣中打開試管塞,將鐵粉倒落下,就可以看到烙下的鐵粉與空中的氧氣作用,形成產生火光。原因是形成少部分微奈米鐵粉的顆粒非常細,所以在空中倒下鐵粉的過程中,微奈米級鐵粉與空氣中的氧氣劇烈反應,溫度快速上升而燃燒產生火光。

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3D 有趣實驗:鋁箔銅幣電池

3D 有趣實驗:鋁箔銅幣電池
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

利用廚房鋁箔紙,以食鹽水浸濕過的廚房紙巾,與一元硬幣,就可以組成一個微型電池,讓音樂電子鈴發出聲響。實驗原理主要是鋁箔上的鋁發生氧化,形成鋁離子,而沾濕食鹽水中紙張中的水中的氫離子,還原成氫氣,放出電子,由銅那一端接受電子。因此,鋁箔銅幣電池,鋁箔為負極釋放電子,銅幣為正極接收電子,在銅幣端有氫氣生成。化學反應方程式如下:

2Al (s) + 6H2O (l) → 2Al(OH)3 (s) + 3H2 (g)

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3D 有趣實驗:大氣壓力與水沸騰

3D 有趣實驗:大氣壓力與水沸騰
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

在平地一大氣壓下,水的沸點大約是攝氏一百度;但在高山地區,山上氣壓較小,水的沸點因此也較低,水在不到攝氏一百度就可以沸騰了!本實驗將利用抽氣罐模擬山上壓力較低的環境,讓已沸騰的水在沒有持續加熱冷卻的情況下,能夠再次沸騰。

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3D 有趣實驗: 高速旋轉混合蛋殼中蛋白與蛋黃

3D 有趣實驗: 高速旋轉混合蛋殼中蛋白與蛋黃
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

因為蛋白和蛋黃的密度不同,當我們快速且不斷地旋轉蛋,利用旋轉產生高速的離心力,讓蛋白和蛋黃在沒打破的蛋殼裡充分混合。

實驗影片

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3D有趣的實驗:大氣壓力的力量

3D有趣的實驗:大氣壓力的力量
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

一莫耳的水18克,體積約18毫升,100℃的水加熱變成100℃的水蒸氣,體積可達30586毫升,體積膨脹1700倍。當我們在奶粉罐裡加入少許的水加熱使其沸騰,此時將鐵罐密封起來,水在沸騰後變成水蒸氣時體積膨脹最高可達1700倍。相反的,當水蒸氣變成水時,體積縮小1700倍。於充滿水蒸氣的鐵罐外澆冷水讓奶粉罐降溫,裡面的水蒸氣因為降溫凝結成水,體積也縮小1700倍,體積瞬間縮小,導致奶粉罐外的大氣壓力的擠壓,使瓶內往內收縮而變形。

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