操作步骤

1.往玻璃杯中倒满常温清水。

2.饮水鸟置于杯子旁边，沾湿鸟头的棉布后松手。

3.饮水鸟不断摆动，间歇性“喝”水。

现象及原理

通过上面的实验我们发现：鸟头的棉布沾水后，饮水鸟不断地摆动，间歇性地“喝”水，并且不断重复点头“喝”水的动作。

仔细观察饮水鸟的结构可知，玻璃管两端分别连接一大一小两个玻璃球，小球位于鸟头，大球位于鸟肚，鸟头的玻璃球外覆盖棉布。大球内装有挥发性极强的液体（通常为乙醚），因此密闭的系统内充满饱和蒸汽。鸟头的棉布吸水后，水分蒸发，并不断吸收周围空气的热量，小球内的气体液化成液滴，压力下降。此时由于压力差，大球内的液体逐渐上升，当液位超过系统的重心临界点后，鸟头下压“饮水”，上下两球贯通，液体回流，饮水鸟的重心下移，于是渐渐直立起来，在支架上来回摆动。由于“喝”水时，鸟嘴接触水面，沾湿了棉布，于是它又开始循环工作。

实验示范视频

BGM: MusicLFiles - Loving Modern Technology

拍摄/剪辑：科学奶爸

饮水鸟的热力学原理

据记载，饮水鸟是一种古老的中国玩具，其类似永动机的状态曾经让大科学家爱因斯坦也惊叹不已。

我们都知道，能量守恒原理已经被现代物理学反复验证，成为了一条公认的原理。饮水鸟的出现，似乎是对该原理发起的挑战：它既不用借助机械外力，也不使用电、磁等能量，只需要一杯水就可以让它不断地运动。

它凭什么？！

可以肯定的是，饮水鸟绝不是永动机，它只是巧妙地运用了物理学中的热力学原理。鸟肚里的液体通常为乙醚，乙醚是一种挥发性极强的液体。通过刚才的原理解析可知，饮水鸟一头一尾的温度差异使系统内的蒸汽分布发生变化，从而使鸟的重心发生改变，实现俯仰动作。因鸟头的棉布反复吸水蒸发，不断吸收空气中的热量，不断产生温度差异，从而实现往复运动。

用几张连拍的图更能体现液位高低对重心的影响：

不过，古代没有乙醚，饮水鸟又是如何工作的呢？曾有科学家试验过，将鸟肚里的乙醚换成酒精，一样可以自动喝水。只不过乙醚的挥发性比酒精更好，饮水鸟的运动会更频繁，因此不排除古代的饮水鸟可能是加酒做成的可能。

饮水鸟会停止摆动吗

从能量转化的角度来看，饮水鸟工作时可以把空气的内能转化为机械能，但因为无法大型化，且输出功率较低，输出功率也不稳定，还容易受到相对湿度、温度等环境因素影响，所以在实际生活中并没有利用饮水鸟的原理来制造发动机。

既然不是永动机，那么它终究会迎来停止运动的一刻。饮水鸟在支架上来回摆动，玻璃球与空气的位置不断发生变化，在摆动过程中必然会受到阻力作用，气温太低，空气湿度太大，都会导致棉布上的水分蒸发过慢，使得动力不足，速度减小，直到停止运动。

说起永动机，人们都知道不可能实现，可为什么一直以来还是有不少人热衷于研究？我们可以假设一下，如果真的存在不需要从外界获取任何能量或者获取很低的能量就可以永远维持的系统，这个系统是否也可以包含人类？这种装置若是存在，会不会是人类自身？如果是的话，人的生命是否可以一直延续？是否存在真正的永生？

这些答案我们无从得知！或许有一天，我们将发现某种神奇的物质，让我们得以修正甚至推翻目前已有的种种定律，让曾经的不可能在未来成为可能。人们对宇宙的探索、对科学的研究，本质上也是人类对自身世界、感知边界的突破，科学的发展就是伴随着这些突破中出现的。

看完今天的实验，是不是感觉奇奇怪怪的知识又增加了？如果是的话，记得点个在看哦~

往期精彩原创科学实验：

魔力科学小实验，一个玻璃瓶上演龙吸水奇观，这种瓶子你家肯定有

魔力科学小实验，把鸡蛋放进冷水和热水里一对比，突然有了重大发现

温馨提示：儿童请在大人监护下开展科学小实验。

THE END返回搜狐，查看更多