臺灣國際科展

熱鍋上的舞者-聚丙烯酸鈉的Leidenfrost效應分析

科展類別
全國中小學科展作品
屆次
第60屆--民國109年
科別
物理科
得獎情形
第一名
學校名稱
宜蘭縣立國華國民中學
指導老師
林子丞;邱旻昇
作者
林子怡;葉亮辰;李命曜
關鍵字
Leidenfrost,Helmholtz,頻率

摘要或動機

將水晶寶寶放置於加熱板,會不斷跳動並發出高頻聲音。本研究透過錄音及錄影進行分析,探討其跳動的原理及特性。研究發現:水晶寶寶於加熱板溫度80°C開始出現穩定跳動,並發出高頻聲音。溫度越高,跳動高度越低且聲音頻率越高。並發現水晶寶寶為符合虎克定律之彈性固體,其聲音頻率與√k成正比,符合簡諧運動的型式。進行動力學分析發現,水晶寶寶於加熱板撞擊之恢復係數穩定於1附近震盪,且發現水晶寶寶撞擊加熱板時會噴發氣體。我們嘗試於加熱板上方放置壓電晶片進行撞擊,發現溫度越高,產生電壓越高,可透過碰撞實現能量轉換。最後結合聲音及動力學分析,提出物理模型針對觀測之現象進行解釋,論證此現象屬於高含水彈性固體的Leidenfrost效應。


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