居家科学项目:利用火焰将鸡蛋推入瓶中

“Humpty Dumpty”幸好只是从墙上摔下来。
a process photo of the egg-in-bottle experiment, from the egg on a glass bottle, to an egg being pushed (not sucked) into the bottle by fire from matches, to the result
没有火,这只是一个放在瓶子上的鸡蛋。乐趣在于当你加上火柴的时候。约翰·肯尼迪

欢迎来到PopSci 的居家科学实验系列。工作日的下午,我们将发布新的实验项目,使用的材料都可以在杂货店买到。通过在社交媒体上用 #popsciprojects 标记你的实验作品,向我们展示你的成果。

如果你喜欢火,也喜欢鸡蛋,那么这个项目就非常适合你。简单来说,我们要做的就是把几根点燃的火柴丢进一个空玻璃瓶里,然后用一个剥了壳的煮鸡蛋堵住瓶口,静待奇迹发生。当你完成的时候,多亏了地球大气的力量,整个鸡蛋(或者至少一部分)会进入瓶子里。

这个实验大约需要半个小时,但大部分时间你会花在准备鸡蛋上。实际将鸡蛋塞进瓶子的过程不到五分钟。所以如果你想一举两得,同时煮一些别的鸡蛋来吃,我们也不会责怪你。只是对于要用于实验的鸡蛋,千万不要太讲究。你需要一个完全煮熟的鸡蛋——而不是溏心蛋或者蛋黄流动的。

瓶子也很重要。必须使用玻璃瓶,因为火会损坏塑料,而且瓶口的大小应该比鸡蛋的直径略小。瓶口大小合适,鸡蛋才更有可能完整地进入瓶子。瓶口越小,鸡蛋在这个过程中被损坏的可能性就越大,如果瓶口太小,实验甚至可能无法进行。

在我们开始之前,请注意:火柴不是玩具,所以请确保由你或另一位成年人来操作所有用火的部分。另外,不要将烧过的火柴直接扔进垃圾桶——为了安全起见,请先将它们浸泡在水中。

规格

  • 时间:25-30 分钟
  • 难度: 简单

你需要什么

  • 至少一个鸡蛋
  • 一个玻璃瓶
  • 火柴(或小生日蜡烛)
  • 一个带盖的金属锅

说明

1. 煮鸡蛋。如果你以前煮过鸡蛋,你应该知道怎么做。如果不知道,这里有一个快速的演示

2. 剥鸡蛋。你要确保鸡蛋在剥壳后表面尽可能光滑,所以在这里要小心。如果鸡蛋表面有凹坑,它可能无法顺畅地滑入瓶子,更容易破裂。

  • 小贴士:如果你有屡试不爽的剥蛋方法,请使用它。如果没有,在冷水下剥鸡蛋似乎会更容易。你也可以将鸡蛋放在台面上轻轻敲击,打破蛋壳,然后从有气室的较宽一端开始剥。

3. (可选)将蜡烛插入鸡蛋的较窄一端。如果你不使用蜡烛,可以跳过这一步。

4. 生火。一次点燃三根火柴,然后丢入瓶中。如果你使用的是蜡烛,现在就点燃它,确保你拿着鸡蛋,使蜡烛竖直向上,就像你马上要在生日时让某人极其失望一样。

  • 注意:你也可以点燃一张纸然后丢入瓶中,但我们发现它不如火柴稳定。

5. 将鸡蛋放在瓶口。火柴一放入瓶中,你就要迅速行动,以免火熄灭。将鸡蛋放在瓶口,较窄的一端朝下。如果你使用的是蜡烛,将瓶子倒过来,放在鸡蛋上方,对着蜡烛。让蜡烛燃烧几秒钟,然后将瓶子正过来。

6. 等待。一旦火熄灭,观察鸡蛋。你会看到它开始滑入瓶子,直到完整地落入烧焦的火柴残骸上,或者被大气压力残酷地撕裂。无论哪种方式,科学已经发生,你就是成功的。

  • 注意:如果鸡蛋没有完全进入瓶子,你可以尝试通过轻轻按压鸡蛋与瓶口接触的地方来将其取出。压力会平衡(可能会发出类似放屁的声音),然后你应该可以把它拿出来重新开始。

工作原理

a photo of a hard-boiled egg partially inside a glass bottle as part of a science experiment
即使鸡蛋没有完全进入瓶子,你仍然可以解释发生了什么。约翰·肯尼迪

鸡蛋移动的主要原因是瓶内空气和外界大气之间的压力差。 Southeastern Louisiana University 的物理学教授 Rhett Allain 解释说:“它不是被吸进瓶子里的,而是被瓶子外的大气压进去的。”

如果你只是将一个鸡蛋放在一个空瓶子上面,它只会待在那里。你可以称之为艺术,如果你愿意,但它不会有什么有趣的事情发生。这是因为瓶子里的空气向上推鸡蛋的力与外界空气向下推的力是相同的。这两种力相互抵消,鸡蛋就不会移动。但是,加上火,事情就会发生变化。

瓶子里的点燃的火柴会迅速加热鸡蛋下方的空气。一部分空气会从瓶口逸出——如果你迅速将鸡蛋放好,你可能会看到它移动。一旦鸡蛋封住瓶口,火柴熄灭,瓶内的空气就开始冷却。爱荷华大学物理学教授 Richard Jones 说,这反过来会降低压力。

Allain 说,由于海平面上的大气压强几乎相当于每平方英寸 15 磅,即使瓶内压力有很小的下降,也足以让鸡蛋移动。

一些文章将这种现象解释为火在瓶内产生真空的结果。Allain 说,事实并非如此。如果存在真空,瓶子里根本就没有气体。相反,只是气体变少了。

更新于 5 月 11 日中午 12 点:本文已更新,以更准确地反映鸡蛋进入瓶子的过程。

 

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John Kennedy

DIY 编辑

John Kennedy 是 PopSci 的 DIY 编辑。他曾为 Law360 报道法律新闻,在此之前,他在康涅狄格州的 Journal Inquirer 报道地方新闻。他还建造和翻新过房屋,担任过击剑教练,并在图书馆做过图书管理员。当他不拆解或重新组装东西时,他就会玩运动、烹饪、烘焙,或沉浸在电子游戏中。


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