实验游乐园在水上画画！.PDF

No.8 學習單 實驗遊樂園 在水上畫畫？！ 國中理化教師 李頤鋒 一、主題導覽 《科學少年》實驗遊樂園 〈在水上畫畫 ？！〉 關鍵字： 1.表面張力 2.密度 3.大理石浮紋水畫(Ebru) 在無遠弗屆的網路世界裡 ，只要鍵入「Ebru 」，便能找到與本文相關的資訊 ，更能 在YouTube中欣賞到創作者分享的創作過程， 手法之流暢，圖案之美麗， 令人嘆為觀止。 「Ebru 」是土耳其傳統紙染藝術，最早被拿來製作「可蘭經」封面的紋理布面（其紋理 像是大理石紋理，又像是天空 正在流動的雲）。這種技法的起源時間和地點已無法確切 考證，有一種說法是源自中國 ，大約是唐朝時期，經絲路傳到伊朗，最後又傳播到土耳 其帝國。 「Ebru 」簡單來說是用特殊的顏料，在特殊的「水紙」上作畫（註：「水紙」並非 某種紙張，而是加類似水膠粉之類的物品，增加水的濃稠度，有人描述它像是很稀的果 凍一般）。顏料點在「水紙」上時，會形成圓形圖案，接著再用專用的針筆（或用牙籤…… 等尖銳物）在圓形圖案上或點、或甩、或拉、或以旋轉方式進行創作，最後用紙蓋在水 上吸取顏料，慢慢將紙抽出晾乾，一張美麗的作品就大功告成了。 說到顏料在水紙上形成圓形圖案，這一次的 主角就要登場囉！沒錯，就是莉芳老師提到的 「表面張力」。表面張力是什麼呢？我們平常所 看到的液體其實是由許多的液體分子所組成（例 如：水是由許多水分子所組成），在液體的內部， 每個分子被各方向相鄰的 分子，以同樣大小的力 量吸引著，因此合力等於零（就像是拔河時，兩 圖一、油浮在水上形成圓形圖案 方勢均力敵，結果繩子連動都不動的情形一樣）； 但是在液體表面的液體分子 ，所受的待遇就不一樣了。液體表面的液體分子 ，被下方的 其他液體分子向內拉，但也被液體表面外的其他分子（可能是空氣或其他液體）向外拉， 也就是說向內和向外的拉力是不一樣的，因此，液體就會盡可能地拉緊自己，這個使液 體表面積縮小的力量，就稱為表面張力。由於球面是液體在相同體積下可以達到表面積 最小的形狀，因此在沒有外力的情況下，液體在平衡狀況時，總是呈現球狀，例如： 天 上掉下來的水滴形成圓球狀。 可別小看表面張力，我們所熟知的毛細現象、荷葉上的露珠成圓球狀、水黽和豉豆 蟲可以在水面上行走，都和表面張力有關喔！傳說古代日本的忍者也利用這樣的原理製 1 No.8 學習單 造出可以在水面行走的工具喔！ 一般而言，表面張力會受到以下因素影響： 1.溫度升高，表面張力會減小。 2. 液體的種類和狀態，例如酒精分子間的吸引力較小 、容易蒸發 ，表面張力也小。 3. 外加雜質，例如在原來液體中加入表面張力小的物質，會讓表面張力減小。 4. 不同的接觸面會有不同的表面張力，例如：空氣和水、水和油。 下面我們就從一些有趣的小實驗，來看看有趣的表面張力吧！ 快速小艇（可由右側網址觀看影片喔 ！https://youtu.be/ahOlPSiRTv8 ） 圖 二、將紙片小船靜置在水 圖 三、小船因前端水的表面張 圖 四、小船漂得更遠 面 ，在小船後端滴入清潔劑 ， 力比後端的表面張力大，所以 破壞水的表面張力 小船瞬間「彈」射出去 不沉的迴紋針（可由右側網址觀看影片喔 ！https://youtu.be/XcxbF916E2o ） 圖 五、迴紋針因表面張力浮在 圖 六、準備滴入清潔劑破壞表 圖 七、迴紋針因表面張力被破 水面上 （迴紋針密度比水大， 面張力 壞而下沉至燒杯底部 理應下沉 ） 硬幣表面水滴大崩壞（可由右側網址觀看影片喔 ！http://youtu.be/Gx1sNwRtQ9M ） 圖 八、硬幣上的水因表面張 圖九、清潔劑溶液破壞表面張