怕热的喷泉

引入背景：

生活中你也许看到过各种各样的喷泉，有因水压而自然形成的，有靠电动水泵挤压而人为形成的，可你看到过因受热（怕热）而形成的喷泉吗？

实验器材：

一个输液瓶（连同瓶塞），一根内径只有圆珠笔芯内径大小、长25cm左右的硬细管，一个小盆，一大盅开水，一杯冷水。

实验步骤：

（1）将硬细管插入输液瓶的软塞中。（2）在输液瓶中装入三分之一容积的冷水，然后将软塞塞紧（如果气密性不好，可用点燃的蜡烛熔化的烛液在软塞与细管、软塞与瓶子接触的地方涂一圈），并将细管插到靠近瓶的底部，如图101所示。（3）将输液瓶直立于小盆中，将开水慢慢从瓶颈处沿输液瓶四周倒下，直到将整杯开水倒完为止，同时观察会发生什么现象？

图101

图102

实验现象：

当开水才倒到三分之一的时候，我们就看到从细管的上端有水喷出了，且直到将开水倒完之后，细管中都一直有水喷出，整个喷水过程可持续了五六分钟（看喷管口的大小情况如何，如果喷口很小，那喷泉持续的时间会更长），直到输液瓶中差不多没水为止。而且有一段时间，从细管中喷出的水可以喷到30～40cm高，如图102所示。

原理剖析：

此实验主要是利用开水将输液瓶加热，输液瓶又加热里面的冷水上方的空气，从而使里面空气的压强增大将水压出的。原来里面冷水上方的空气压强为一个大气压，当开水从瓶子周围慢慢倒下去后，玻璃瓶就慢慢对里面的气体加热，于是里面冷水上方的空气压强开始增大，这个压强就将里面的水从细管中压出。由于细管的内径非常小，所以从管口中压出的水就有一定的压力，因而形成喷泉。我们看到喷出的水喷得最高的这段时间，也就是里面空气压强增加得最快的时候，或者说是瓶内总压强最大的时候。又由于玻璃是热的不良导体，传热的速度比较慢，因此开水倒了一会儿后才看到有水喷出。同样的原因，开水倒完之后，玻璃瓶的温度仍能维持好长一段时间，所以开水倒完之后，喷泉仍能维持好几分钟。

说明：

（1）此实验中应注意两个关键问题：①管与软塞之间、软塞与瓶之间一定要密闭，不能漏气。②管的内径一定要小（或者喷口一定要小），否则我们看到的现象就是从管的上端有水溢出，但不形成喷泉。喷口越小，形成的喷泉喷射得就越高，且持续的时间也越长。（2）此实验可在学习气体的性质一节内容的时候作为新课引入，也可以在其他场合作为趣味实验来演示。