球狀容器中的液體轉動

球狀容器中的液體轉動

目的

探討兩種互不相容,且密度不同的液體,在球型容器中旋轉時的現象

 

實驗

實驗裝置:旋轉台、球形容器、兩種互不相容的液體

 

 

原理思考

液體提升,原因是什麼?為什麼不同的液體會「分」到不同的半徑上

 

water and mercury centrifuge
溶液旋轉時受到重力、正向力、摩擦力影響,重量越重的溶液需要更大的摩擦力才在容器壁上旋轉,因此越重的溶液也就需要更大的正向力、向心力,在溶液中密度越大相同體積的溶液就越重 綠色溶液是水密度是1 公克/立方公分 黃色溶液是乙酸乙酯的密度是0.877公克/立方公分 因為水的密度比乙酸乙酯大,在旋轉時水需要的向心力就比乙酸乙酯大 水就會在外圍由容器壁提供向心力,乙酸乙酯的向心力由水提供向心力 因為容器為圓形所以部分的乙酸乙酯會跑到上半部、下半部由容器壁提供向心力

 

討論

如果裡面還有兩種以上互不相容的容液,旋轉時會有何種現象?

 

兩種以上的溶液,在旋轉時密度從大到小依序從容器的中間分層,呈現上下對稱。

 

關於實驗

球形容器中心至於與轉台的旋轉中心

 

參考資料

The Video Encyclopedia of Physics Demonstrations. Disc 5, Water and Mercury CentrifugeEdGroup Productions, Inc

Demonstration Experiments in Physics, Demonstration M-159, Cream Separator Sutoon

 

製作

陳勁任

 

指導老師

朱慶琪

 

 撰稿 

朱慶琪、陳勁任