干冰大炮

段玉佩

干冰大炮爽又酷，能學知識還消暑。

清涼一夏感謝誰？二氧化碳顯神威！

夏季持續(xù)的高溫已讓人覺得有些難以忍耐，而秋老虎的厲害也時刻提醒我們午時要注意防曬降溫。如果有一種既能降溫消暑又能學習科學知識的游戲，那就太好了！干冰大炮絕對不會讓你失望——它可以噴出涼爽的空氣，可以呈現(xiàn)出神秘的旋渦，可以練習射擊瞄準，還蘊含著深奧的科學原理。而你需要的材料，依然普通而又常見。

實驗材料

一個一次性塑料杯子（紙杯子也可以，但塑料杯的耐久度更好）、一個封口袋、常溫水、干冰、取用干冰的厚手套、裁紙刀、一枚5角人民幣硬幣

實驗步驟

一只手拿好一次性塑料杯，將其翻過來，底面朝上。將5角人民幣硬幣放置在底面的中央，固定好，然后用裁紙刀沿著硬幣的邊緣進行剪切，在剪切的過程中保證邊緣越圓潤越好。

把切好底面的塑料杯翻過來，將封口袋平鋪，直接套在塑料杯的口上。用皮筋將封口袋固定好后，再用剪刀將多余的封口袋部分剪掉，這就是干冰大炮的“炮筒”主體了。

將60毫升溫水從“炮筒”底部切開的圓孔處倒入，這就相當于在倒火藥。接下來，就是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，放置“炮彈（即干冰）”了。記?。嘿I來的干冰絕對不要直接用手觸碰，需要戴一個加厚的手套才能接觸干冰。戴著加厚手套選取小塊的干冰，放入“炮筒”。

一切就緒，現(xiàn)在就看我們什么時候需要開炮了。這個時候，我們可以嘗試練習一下瞄準：從大炮“炮筒”的中軸線延伸出去，就是大炮的準線。也可以嘗試點燃一支蠟燭或者放置一些紙屑，我們可以把蠟燭的火焰和地面上的紙屑作為靶子來練習瞄準和射擊。

一手握住“炮筒”，另一手的手指彈擊塑料封口帶，觀察“炮孔”——用裁紙刀沿著硬幣裁出的那個圓孔——白色的環(huán)狀云霧噴薄而出，滾動向前，如果可以吹熄蠟燭和吹散紙屑，我們的干冰大炮就制作成功了。

實驗原理

干冰大炮實際上是一個“旋渦發(fā)生器”，仔細觀察大炮噴出來的環(huán)狀云霧，你會發(fā)現(xiàn)，它是一個滾動中不斷前進的平展圓環(huán)。為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？原來，當我們拍擊封口袋時，就壓縮了塑料杯的體積，變小的“炮筒”內(nèi)部的氣流被壓縮了，形成了更高的壓強，迫使多余的氣體要從“炮口”排出。當空氣在離開“炮口”時，“炮口”中央的空氣運行速度要高于“炮口”周邊的速度，這個速度差會讓氣流形成旋渦。這個空氣旋渦一般情況下肉眼是看不到的，但干冰在升華時，會產(chǎn)生清晰可見的白氣，讓旋渦可見，形成滾動的“環(huán)狀云霧”就這樣被我們發(fā)現(xiàn)了。

干冰是固體二氧化碳，這是在超低溫下將二氧化碳進行壓縮制成的一種固體，在室溫條件下，它會直接從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的二氧化碳，我們稱之為升華。這個過程，是沒有水分產(chǎn)生的，但空氣中的水分在接觸到干冰時，會凝集、產(chǎn)生可見的水霧。所以，我們?nèi)庋壑锌吹降哪莻€白色的環(huán)狀云霧，也就是二氧化碳和水蒸氣的混合體了。

實驗升級

如果嘗試增大炮筒，那么干冰大炮的威力就可以增強，先在圖紙上設(shè)計一下你的升級版大炮，看看需要哪些材料，再動手試一下！提醒一下，干冰的升華過程，會帶走大量的熱量，那怎樣利用升級版的干冰大炮給朋友們帶來涼爽呢？