核心概念
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物理 -
重力 -
分子 -
表面張力
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簡介
來挑戰看看 ! 假設你有兩個杯子，一杯空的，一杯裝滿水。要如何把水從滿杯倒入空杯中，但不能拿起任何一個杯子? 試試看，你能只用紙巾讓水”走”在兩杯之間嗎?
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背景
你可能使用過紙巾來清理溢出的水或其他液體，但有沒有想過它們究竟是如何吸收這麼多水的？紙巾由許多小纖維製成，它們之間有間隙。毛細作用能讓水被吸入紙巾的纖維縫隙，這種現象與樹木從土壤中吸水的現象相同。毛細作用有一部分是由表面張力推動的，而表面張力是由內聚力（水分子相互吸引）引起的。表面張力使水形成小水珠而不是散開，也能讓一些小昆蟲能在水上行走。它還讓水被能吸入狹窄的管子或材料的縫隙中。而吸附過程也得到附著力（不同類型分子之間的吸引力）的幫助。紙巾是由纖維素製成，纖維素來自於木材和許多植物。這些纖維是極性的，這表示它們的一端帶有輕微的正電荷，另一端帶有輕微的負電荷。水分子也是極性的。由於相反的電荷會相互吸引，讓水分子被吸引到纖維素纖維上。
也許你聽說過另一種現象：虹吸現象。使用一根管子將液體從一個容器吸入另一個容器，但不知為何似乎無視重力的存在?虹吸也是基於上面提到的一些相同的物理原理，利用毛細作用將水吸入管中。
對於一個簡單的日常物品來說，這聽起來像是很多科學。一起來進行這個實驗，看看你是否可以用紙巾把水從一個杯子移到另一個杯子，並了解它背後的科學！
材料
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- 成年人助手
- 奇數個玻璃杯或杯子(至少3個)
- 水
- 食用色素
- 湯匙
- 紙巾數張
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實驗準備
- 把杯子排成一排
- 從一端的玻璃杯開始，間隔一個杯子，裝滿水。
- 在每個裝滿水的玻璃杯中滴入幾滴食用色素，每杯不同顏色。
- 用湯匙攪拌，將每個玻璃杯中的食用色素均勻混合。攪拌下一杯之前，用紙巾擦乾湯匙，這樣你就不會把不同顏色混入。
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步驟
- 將紙巾裁成一半，並摺成大約3公分寬的長條。
- 將每條紙巾縱向對摺，形成“V”形。 V 的長度只需要比你的玻璃杯稍微高一點。如果太長，將 V 的兩端撕掉一點，讓它短一些
- 將 V 形倒置，並將兩端放入相鄰的兩個杯子中，用V型紙巾連接所有的杯子。
- 仔細觀察裝有水的玻璃杯中的紙巾末端。你注意到什麼？
- 休息一下！這個實驗進行得很慢，大約20分鐘後再回來。你現在看到了什麼？
- 在接下來的幾個小時內，定時回來觀察一下實驗進行得如何? 你發現了什麼?
- 把這組實驗放一個晚上，隔天看看怎麼樣？
- 延伸實驗1 : 嘗試使用不同品牌的紙巾，看看效果會更好或更快嗎？
- 延伸實驗2 : 如果把杯子做不同的排列，而不是一條直線呢? 例如，將三個原本裝滿水的杯子一起接到第四個空杯子中會怎麼樣？
- 延伸實驗3 : 如果紙巾連接的兩個杯子，是裝了不同高度的水，會怎麼樣？
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觀察與結果
一旦將紙巾放入玻璃杯中，你就能注意到它們開始吸收一些水。由於毛細作用，水開始被吸進紙巾，並且慢慢從另一端流入空玻璃杯（就像虹吸管一樣）。不過，這個過程發生得非常緩慢，就像看著油漆變乾或小草長起來一樣！您可能需要花幾個小時先去做其他事情，然後才能開始看到水慢慢在空杯子裡變多。最後當所有杯子中的水位達到一樣高時，水就會停止流動。要等到這個現象完成，您可能必須讓它靜置一夜。
另外，同時可以觀察，當兩種不同顏色的水混合時，食用色素會結合，形成第三種顏色。
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安全第一與成人監督
- 請小心按照實驗說明進行操作。
- 每個實驗應有負責監護的成年人協助。
- 儘管在家裡進行科學實驗是令人興奮的學習和實踐科學的方法，但必須注意，有些實驗可能要求參與者採取額外的安全措施，以及／或者會把地方弄得髒亂。
- 成年人應負責或協助處理可能有危險的材料或尖銳物品。
- 在進行實驗前，成年人應檢視實驗內容，並決定學童的年齡是否適合參與該項活動。
