Transcript 一柱擎天

一柱擎天
組員:陳凱鴻
陳冠宏
龔毅
研究動機
在一個冷風颼颼的晚上，坐在小吃店點了一碗麵
線，當老闆在下麵線時，忽然注意到一件事，麵
線經過老闆攪一攪，麵線在水裡上上下下的浮，
有些較短的麵線竟然直立的浮在水面上，而較長
的麵線卻沒有浮起來。
我們覺得這類的問題很有趣，猜想麵線浮在水面
上一定和麵線的長短有關，所以我們要研究這個
主題。
因為我們要研究多短的麵線能浮在水面上，但是
因為麵線放到水裡會變質，所以我們改以筆芯代
替。
研究目的
了解表面張力對不同含碳量之筆芯的差別
了解表面張力對不同濃度的差異（食鹽水）
研究設備及器材
一、筆芯(F~3B)
二、食鹽
三、鑷子
四、燒杯
五、電子秤
七、三梁天平
研究過程或方法
一、實驗1
1.用燒杯裝等量的水
2.並將不同含碳量(B、2B、3B、HB、2H、H、F)的筆
芯筆直投入水中，測量立於水中的最長的距離，並用
電子秤量其質量。
3.表面張力的計算：
筆芯重量W＝筆芯浮力B＋表面張力T × 筆芯周長2πR
 單位：gw/cm
4.利用三梁天平，量不同質量的食鹽，與水成食鹽水
（15﹪、20﹪）
5.將其紀錄並計算表面張力
15％鹽水表面張力
筆芯種類
筆芯長度 筆芯重量（g） 浮力（gw）
（cm）
15％鹽水表
面張力
(gw/cm)
F
4.1
0.018
0.0080
0.0634
H
4.0
0.021
0.0079
0.0838
2H
4.0
0.017
0.0079
0.0583
HB
4.3
0.018
0.0084
0.0609
B
4.2
0.018
0.0082
0.0621
2B
4.0
0.017
0.0079
0.0583
3B
3.9
0.014
0.0077
0.0404
20％鹽水表面張力
筆芯種類
筆芯長度 筆芯重量（g） 浮力（gw）
（cm）
20％鹽水表
面張力
(gw/cm)
F
4.6
0.020
0.0090
0.0699
H
5.0
0.026
0.0098
0.1031
2H
4.7
0.020
0.0092
0.0686
HB
5.5
0.023
0.0108
0.0777
B
5.0
0.021
0.0098
0.0713
2B
5.5
0.024
0.0108
0.0841
3B
4.6
0.017
0.0090
0.0508
表面張力(gw/cm)
不同濃度鹽水的表面張力
0.1500
0.1000
15％鹽水表面張力
0.0500
20％鹽水表面張力
0.0000
F H 2H HB B 2B 3B
筆芯種類
討論
我們以不同筆芯的含碳量(F~3B)立於水中的長
度，來計算表面張力的大小。由不同濃度的鹽
水實驗數據中，得知：
15％鹽水平均表面張力＝0.0610 (gw/cm)
20％鹽水平均表面張力＝0.0751 (gw/cm)
可以推測：鹽水濃度較高者，所能夠承受筆芯
的重量較大，代表表面張力較大。這是因為溶
質分子和水分子相互吸引，使得水分子有向內
部收縮的趨勢，造成液體表面的表面張力變大。
結論
鹽水濃度較高者，所能夠承受筆芯的重量
較大，代表表面張力較大。
表面張力為作用於液體表面，使得液體表
面積縮小的單位長度的力。影響此表面張
力的大小因素有溶質種類與濃度。以筆芯
的長度與重量來估計液體表面張力，可以
提供比較有趣的測量方式。
我們的報告結束
謝謝大家