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展演模組名稱(實驗名稱)：層層堆疊的水冰；室溫下沸騰的水；忽大忽小的棉花糖；土壤液化模擬實驗

團隊成員：蘇俊澤、邱奕騰、潘又誠、翁紹棋

班級：地科系 一

普通物理授課老師：許瑞榮

儀器說明

一、過冷水(溫度約-2至-7不等，瓶裝冷卻)、臉盆

二、針筒、溫度約70度的熱水

三、大針筒、透明塑膠罐、軟管、棉花糖

四、一盆砂土、一個透明容器、適量水

展演流程

個別向民眾展演實驗後，解釋其原理並且讓民眾親自動手操作。

一、取出已經冷卻後的過冷水(以溫度計測定是否達到所需溫度)，將過冷水徐徐倒入臉盆，即可看見於水落處有一小處冰形成，持續倒入後可看見冰逐漸向上堆疊。

BOUNS：可直接敲擊瓶裝過冷水，可看見內部逐漸凝結成冰

二、先取適量約70度熱水，以針筒吸取約針筒1/5的體積的熱水後，按住針筒的開口並向上拉取，可見內部熱水達沸騰。

三、在空罐中放置棉花糖並密封，再用以針筒拉取空氣或者直接將棉花糖放入針筒，觀察棉花糖體積變化與容器體積的關係比較。

四、將已調整好土與水比例的容器(含水量高)，劇烈的震動或搖動，可見上方泥土明顯成泥水狀。

原理說明

一、本實驗利用水的過冷現象－缺少結晶核，無法使水分子依附，即使溫度低於冰點，水仍然會維持在液體的狀態；實驗是藉由此原理，先將少許的過冷水倒入臉盆中，使其在臉盆底部形成結成冰晶，再緩緩倒入過冷水，依附在已形成的冰晶上，使冰晶漸漸成長，形成冰柱。

二、拉動針筒時，內部體積會增加，根據理想氣體方程式，會使內部壓力減少，當內部壓力達到水在該溫度下的飽和蒸氣壓時，根據沸點的定義(飽和蒸氣壓等於外壓)，水將會沸騰。

三、拉動針筒時，會使容器內部體積增加，根據理想氣體方程式，會使內部壓力減少，當內部壓力減少時，原先受一大氣壓作用的棉花糖瞬間壓力減少，導致其原本的結構向外擴張，而使棉花糖膨脹。

四、原本飽含水的土壤中，因為有土壤間的作用力，使得水與土形成一個穩定的結構，當有外力劇烈擾動下，土壤間的作用力降低，間接使水分子間的作用力增加，分離土壤，導致土壤液化。當擾動結束後，鬆動後的土壤會讓土壤與水分子分離，因為密度的關係土壤密度大所以會往下沉積，使水分子因密度小的緣故而被擠出於地面。

生活應用

一、於冷凍室取出的飲料經搖晃後會在表面產生冰沙，或是前陣子流行過的結冰可樂販賣機，一樣屬於過冷現象。

二、水在高山的沸騰溫度較低，乃因高山壓力較低的原因

壓力鍋即是利用高壓煮沸熱水，使熱水溫度可達超過100度而更容易加熱

三、市售零食即是將包裝內部增加壓力，使包裝膨脹而顯得份量較多

真空壓縮袋即是將袋子內部抽除空氣，使其收縮而更好收納

四、台灣西南部具有多處土壤液化的高潛勢區，當較強的地震來臨後，恐發生較嚴重的土壤液化現象，可藉由地盤改良、地基加強或改變房子結構來穩固房子生活中類似的手法如米的篩選，將水與米混和後搖晃，較輕的米會浮於水中，而較重的米會沉落於水底，可將不好的米剔除