水滴在高溫鋸齒狀金屬表面上的爬坡現象

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2011年
科別
物理與太空科學
得獎情形
一等獎;加拿大正選代表:2011年加拿大科學展覽會
學校名稱
臺中市立大雅國民中學
指導老師
鐘文生
作者
張芳瑀
關鍵字
高溫,鋸齒,向上爬坡

摘要或動機

實驗發現,在高溫並排鋸條之齒面上可以形成懸浮水珠,而水珠具有爬坡的現象。當鋸條齒面溫度達四百度且鋸條傾斜角低於二十度時,水滴均可向上爬坡,特別的是,角度在十二度內,大小水滴的爬升速度皆有隨著角度提高而變快的趨勢,且質量較小的水珠爬升速率較快。
水珠之所以能向上爬坡與其表面受熱快速蒸發和齒廓曲線有關。首先,水珠因受熱在周圍形成一層很薄的蒸氣層,阻隔熱的傳遞,使得在鋸齒面上可以形成懸浮水珠,持續一段時間而不會立即蒸發;而水珠爬坡的現象,肇因於蒸氣壓力和蒸發所產生的反向動量,配合不對稱的齒廓曲線,造成水珠會受到一個沿斜坡向上之淨力,進而可以爬坡。綜合前述的原因,我們可以合理的解釋各項實驗結果。


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