你要光還是熱-克魯克斯輻射儀旋轉因素之探討
序號 | 檔案 | 內容 | 上傳者 |
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10 | 作者 Dakang Ma, Doctor of Philosophy 來源 Dakang Ma, Doctor of Philosophy 描述 輻射壓力的測量 並量身定制的動力轉移 通過可切換的光子器件 | 黃鈺婷 | |
9 | 作者 清華大學物理系 來源 清華大學物理系 描述 清華大學物理學系:物理實驗室所做的有趣物理現象的演示。其中演示了輻射儀的轉動。其中提出的問題: 1.玻璃容器內部是一大氣壓?還是真空?抑或是某特殊壓力? 2.內部是否有氣體?有的話,是哪一種氣體? 3.玻璃容器內部需要填充特別的氣體嗎? 都是我們值得探討的 | 黃鈺婷 | |
8 | 作者 JANE WESS 來源 The Science Museum 描述 克魯克斯輻射儀除了我們常見的球形以外,還有許多形狀。而他們的原理皆大致相同。 | 黃鈺婷 | |
7 | 作者 E.P. Muntz, A.A. Alexeenko*, S.F. Gimelshein*, A 來源 University of Southern California, Department of Aerospace and Mechanical Engineering Los Angeles 描述 輻射儀的旋轉原因是內部氣球的流動,但通常流動的分子會少於吸附在葉片上的分子。 | 黃鈺婷 | |
6 | 作者 Songze Chen,Kun Xu,Cunbiao Lee 來源 美國物理學會 描述 使用移動網格研究2D旋轉克魯克斯輻射計的動力學。用數字模擬葉片在稀薄氣體環境中不穩定地啟動到最終穩態旋轉運動整的演變過程。通過數值研究,得出了不穩定的力量沿著葉片分佈,動態地驅動風扇運動被捕獲。 | 黃鈺婷 | |
5 | 作者 David Wolfe, Andres Larraza , and Alejandr 來源 Department of Physics, Naval Postgraduate School 描述 給定輻射儀熱源時,會讓黑白兩面產生壓力差,進而使葉片轉動。 | 黃鈺婷 | |
4 | 作者 Kazuki DENPOH 來源 http://www2b.biglobe.ne.jp/~denpoh/Research/Presentation/kd_5th-SVSJ_Yokohama_2017_2P01.pdf 描述 探討溫度和壓力的另一個可能的起源,假設輻射儀受到照射後內部溫度均相同。 | 黃鈺婷 | |
3 | 作者 Arbor scientific 來源 Arbor scientific 描述 輻射儀內部若氣壓太大,則會使阻力過大,無法使葉片轉動;若氣壓太小,則無法使輻射儀轉動。因此要取得剛好的氣壓相當重要。 | 王宇森 | |
2 | 作者 Luc Mieussens, Guillaume Dechristé 來源 Institut de Mathématiques de Bordeaux Université de Bordeaux 描述 模擬輻射儀內稀薄的氣體效應,並探討輻射儀葉片最佳的形狀以及其葉面上所受的力量分布為何。 | 黃鈺婷 | |
1 | 作者 廖冠翔 陳光祥 蕭景文 來源 中華民國第四十八屆中小學科學展覽會 描述 燈泡功率越高,距離越近,輻射儀吸收的能量越多,轉速越快。低壓的情況下,造成輻射計轉動的主因應是「單一葉片黑白兩面的溫差」與「不同的溫度環境對輻射計內部空氣阻力大小的影響」。 | 王宇森 |
序號 | 內容 | 上傳者 |
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10 | 作者 黃鈺婷 標題 自製輻射儀 內容 與其字面上探討輻射儀內部的裝置,倒不如打破輻射儀的玻璃屏障!仔細觀察內部的構造!我們嘗試打破輻射儀,取出內部輕薄的葉片,放到玻璃罐裡模擬輻射儀內部的真空裝置,在這個實驗中我們可以得知,在一大氣壓下的輻射儀是不會轉動的,也與我們的推論相符合,但是由於各種原因,我們的真空裝置一直無法穩定的控制住氣壓,使得實驗無法進行下去,這個問題還有待我們解決。 雖然說打破價值千元的輻射儀有點心疼,但是能讓我們的研究更完整,我覺得非常值得! | 黃鈺婷 |
9 | 作者 黃鈺婷 標題 對於研究的進一步討論 內容 根據初步實驗的結果,我們可以推論:影響輻射儀轉動的因素應該為「熱」,下一步我們打算繼續對於熱能對輻射儀的轉動影響以及細部探討輻射儀內部的轉動機制。我們整理出了幾個理論 : 一、黑色面葉片吸熱,光線照射後,周圍氣體分子吸收熱量,溫度變高,平均動能也跟著提高,產生力量撞擊黑色面,使得輻射儀轉動 二、黑色面吸熱,周圍氣體分子溫度較高,但最後輻射儀內部溫度應到達平衡,所以氣體就會往白色面移動,甚至繞過葉片,對於葉片產生一個反方向的推力。 此兩種解釋的差異是在於,氣體分子移動方向的不同,但如何觀察到氣體的流動方向,仍是一個未知,值得我們繼續思考! | 黃鈺婷 |
8 | 作者 王宇森 標題 假日到圖書館找尋相關資料 內容 我們原本以為可以找到許多有關輻射儀的書,但到現場找書時才發現沒有太多有關輻射儀的書,因此我們只好找尋有關於原理的書,像是熱能、光子等。可是找到的書相當的專業、艱深難懂,所以我們必須努力,來找出重點並找尋與研究相關的內容。 | 王宇森 |
7 | 作者 黃鈺婷 標題 研究進行中 內容 在進行實驗的過程中,我們依然會繼續搜尋與輻射儀相關的資料,也就是在閱讀這些資料時,我們常常遇到科學中的專有名詞或是尚未學到的物理觀念,許許多多艱深難懂的字彙,讓我們在文獻探討上感到困難。除了文獻探討上的難題,我們也經常在每一次的實驗討論中改變我們對於輻射儀轉動機制的觀點。儘管如此,我們仍舊秉持著不氣餒的態度,上網查詢相關概念,或是向師長請教,這些困難與難題,絕對會成為我們向上的動力!讓我們的研究更完整! | 黃鈺婷 |
6 | 作者 王宇森 標題 最後的文本衝刺 內容 我們做了相當多的實驗,產生了許多的數據,導致我們比較難分析,因此我們在分析數據上花了相當多時間。還有,礙於篇幅的問題,我們無法將我們做的數據全部放入文本中,只能挑選較重要的實驗放入,這也是我們必須學習的—找重點。 這次小論文讓我學到了許多,像許多科學專有名詞,甚至是實驗的操作、數據整理等。因為這個契機,讓我得到了許多平常在班上沒辦法學到的知識,甚至是技巧。 | 王宇森 |
5 | 作者 黃鈺婷 標題 初步設計實驗 內容 在確定研究方向為:探討輻射儀轉動機制後,我們開始針對設計實驗做思考。在文獻搜尋的過程中,我們發現:所有關於克魯克斯輻射儀轉動機制的報告及文章中,可大致分為一、「光壓理論」,當光照射輻射儀葉片時,光子撞擊葉片,在葉片的葉面上產生壓力,使得葉片產生轉動。二、「熱能論」,光線照射時,不僅產生光,亦產生熱,輻射儀內因黑白葉面吸熱量的不同,內部形成壓力差,使得葉片轉動。三、其他。經過討論後,我們決定先從「光壓」與「熱能」中,找出真正使輻射儀轉動的因素! | 黃鈺婷 |
4 | 作者 王宇森 標題 實驗中遇到的問題 內容 我們在做澆淋熱水的實驗時,一開始只是單純地用燒杯裝水後澆淋輻射儀,但後來發現這樣做會使流量不穩定,造成葉片旋轉的不穩定,因此我們思考了許久,決定將寶特瓶倒至於鐵架上,在寶特瓶的瓶蓋和瓶底打洞,用漏斗裝水,並且以手堵住寶特瓶口的洞,一切就緒後再放開瓶口的洞,使水流下。 在做實驗的過程中,常常會遇到問題需要解決,每次解決後總是很有成就感,也學到了許多,這是我們做實驗時得到的。 | 王宇森 |
3 | 作者 黃鈺婷 標題 與輻射儀的初次相遇 內容 與輻射儀的初次相遇,是在一個寧靜的午後,當時我們對輻射儀是除了陌生,還是陌生,在看見他受到光的照射後,開始轉動他的扇葉,從一開始的緩慢到急速旋轉,所費時間不過五秒鐘,這奇妙的景象讓我們對輻射儀的好奇又更上一層,於是有了後來的研究,希望在這次研究中,我們能順利找出使輻射儀轉動的真正原因! | 黃鈺婷 |
2 | 作者 王宇森 標題 初步的結果 內容 我們後來發現,用光照不一定可以使輻射儀轉動,我們用了四種光源,分別是:LED手電筒、燈泡手電筒、紅色雷射筆、綠色雷射筆。我們發現,只有燈泡手電筒及綠色雷射筆可以使輻射儀轉動,這讓我們感到疑惑,但剛好想到有人說過輻射儀的旋轉原因是熱能,因此我們將上述的光源照射溫度計三十分鐘後觀察溫度的變化情形,發現燈泡手電筒及綠色雷射筆也可以使溫度計的溫度上升。因此我們初步了解輻射儀旋轉的原因是因為熱,終於有了初步的結果了! 我是第一次做實驗類型的實驗,還有很多要學的地方,當然付出的努力也不能少,繼續加油。 | 王宇森 |
1 | 作者 王宇森 標題 對輻射儀不熟悉 內容 剛拿到輻射儀時,只知道將他放在太陽底下會轉,但並不知道還有其他的方法可以使輻射儀轉動,也不知道葉片設計一面黑色,一面白色的目的。因此我們找不到研究的方向。 上網搜尋資料後發現,澆淋熱水、冷水,以吹風機吹彿輻射儀等,都可以使輻射儀轉動。而輻射儀旋轉的原因也眾說紛紜,有人說是因為光壓,有人說是因為熱能。 因此我們找到研究的方向,並設計實驗,加油囉! | 王宇森 |
序號 | 截圖 | 網站簡介 | 上傳者 |
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20 | 網站名稱 Crookes Radiometer: A Comedy of Errors 網址 https://demonstrations.wolfram.com/CrookesRadiometerAComedyOfErrors/ 網站簡介 威廉克魯克斯爵士於1873年發明了這種裝置。它仍然是一個受歡迎的新奇項目。密封的玻璃燈泡,抽真空至約1 Pa,包圍一組(通常為四個)葉片,一側為黑色,另一側為白色或銀色,可在低摩擦主軸上旋轉。當暴露在光線或熱源下時,暗側會遠離光源旋轉。相反,如果在附近放置一塊冰塊,則葉片沿相反方向旋轉。半個多世紀以來,這種現象的機製成為科學爭議的源頭。 | 黃鈺婷 | |
19 | 網站名稱 輻射計?(Radiometer) - 國立中央大學科學教育中心 網址 http://phy.tw/%E7%A7%91%E5%AD%B8%E5%AF%A6%E9%A9%97/item/175-123 網站簡介 討論輻射計轉輪旋轉的機制,針對造成其旋轉的原因提出假設,例:光壓、光電效應等等。 | 黃鈺婷 | |
18 | 網站名稱 Crookes’ Radiometer 網址 http://resource-bank.nzip.org.nz/draft-under-construction/atoms-nuclei-photons-draft-under-construction/crookes-radiometer/ 網站簡介 有些人認為克魯克斯輻射儀旋轉的原因是因為光壓,但這理論是錯的,因為內部並非真空,因此還需考慮光帶來的熱效應。給予熱時,黑色面吸熱較白色面快,因此黑色面壓力大於白色面,呈現黑色面推動白色面旋轉的情形。但目前有很多的疑問,例如將輻射儀放在太陽下一段時間後會停止旋轉等。這是我們要去探討的。 | 王宇森 | |
17 | 網站名稱 How does a Crookes' radiometer work? 網址 https://science.howstuffworks.com/question239.htm 網站簡介 克魯克斯輻射儀內部呈部分真空,若空氣太多,會有過多的阻力;如果空氣太少,則沒有足夠的氣體推動葉片,雖然光壓的產生也可推動葉片,但力量非常的小。 還有另一種說法:熱蒸騰,是氣體沿著葉片邊緣產生的反作用力使葉片轉動,但目前仍無法證明葉片旋轉的原因為何。 | 王宇森 | |
16 | 網站名稱 熱學-輻射計(Radiometer) 網址 http://blog.xuite.net/aa371010a/twblog/335305332-%E7%86%B1%E5%AD%B8%EF%BC%8D%E8%BC%BB%E5%B0%84%E8%A8%88%28Radiometer%29 網站簡介 輻射計由科學家William Crookes(1832~1919)發明問世,而葉片設計成一面黑色一面白色的原因是,受熱時,黑色面附近的氣體分子活動較白色面劇烈,產生壓力差而轉動。 但仍然有許多的說法,需要大家去探討。 | 王宇森 | |
15 | 網站名稱 熱輻射計 網址 http://experiment.phys.nchu.edu.tw/device/exp47.html 網站簡介 許多人會認為輻射儀旋轉的原因是因為光壓,但因為玻璃球內未抽真空,因此需考慮光所帶來的熱效應,給予熱量時,因黑色面吸熱較白色面快,引此黑色面壓力較白色面大,呈現黑色面推動白色面旋轉的情形,由因為熱能影響遠大於光壓的影響,故葉片旋轉的主要力量來自熱能。 | 王宇森 | |
14 | 網站名稱 《夢想科學》光能幅射計原理 網址 http://blossomylife.pixnet.net/blog/post/44836603-%E3%80%8A%E5%A4%A2%E6%83%B3%E7%A7%91%E5%AD%B8%E3%80%8B%E5%85%89%E8%83%BD%E5%B9%85%E5%B0%84%E8%A8%88%E5%8E%9F%E7%90%86 網站簡介 克魯克斯輻射儀旋轉的原因有兩個,第一是光壓,第二是熱能,兩者皆可產生能量,但熱量產生的能量較光壓產生的大,因此轉動的主要力量是來自熱能。 | 王宇森 | |
13 | 網站名稱 How Does A Crookes Radiometer Work? 網址 https://www.brainstuffshow.com/videos/crookes-radiometer-video.htm 網站簡介 克魯克斯輻射儀的葉片旋轉的原理有三個因素,第一是光壓,第二是熱能,第三是熱蒸騰,但目前仍然無法證明是什麼原因造成葉片的轉動。 | 王宇森 | |
12 | 網站名稱 The Crookes Radiometer, Part 1 網址 https://macaulay.cuny.edu/eportfolios/sciencefordessert/2012/10/02/the-crookes-radiometer-part-1/ 網站簡介 輻射儀是由威廉克魯克斯在1973年設計,葉片有黑色面和白色面,設計的用意是:黑色面吸熱較白色面快,因此黑色面相同熱量下產生的壓力較白色面多,因此可推動白色面旋轉。 | 王宇森 | |
11 | 網站名稱 Solar Radiometer 網址 http://www.preproom.org/equipment/eq.aspx?eqID=5090 網站簡介 輻射儀由玻璃球和裡面的四個葉片組成,一開始大家認為輻射儀葉片轉動的原因是光壓,但後來人們發現可以用熱力學的方式來解釋這效應,給予熱源時,因黑色面吸熱較白色面快,因此呈現黑色面推動白色面旋轉的情形。 | 王宇森 | |
10 | 網站名稱 What is the explanation for how the Crookes radiometer works? 網址 https://www.quora.com/What-is-the-explanation-for-how-the-Crookes-radiometer-works 網站簡介 輻射儀是一個密閉玻璃球及裡面的四個葉片組成,內部為部分真空,若空氣太多,會產生過多阻力而無法使葉片旋轉;若完全真空,則沒有足夠的空氣推動葉片。輻射儀旋轉的原因為熱,但用光照(沒有產生熱量時)也會產生推動葉片的能量,但能量非常小。 | 王宇森 | |
9 | 網站名稱 How Crookes' Radiometer Works 網址 https://news.softpedia.com/news/How-Crookes-039-Radiometer-Works-90362.shtml 網站簡介 克魯克斯輻射儀最初英國化學家和物理學家威廉克魯克斯爵士發明,是由一個玻璃球和四個極輕的葉片所組成,內部為部分真空。若燈泡內太多空氣,會因為阻力過多產生摩擦力而無法旋轉,但若為全真空,則無空氣可推動葉片,也無法旋轉。 而輻射儀旋轉的原理有兩種說法,第一是熱能,第二是熱蒸騰,所以一直無法確認說是哪種原因造成輻射儀的轉動。 | 王宇森 | |
8 | 網站名稱 Ask an Expert: Building a Generator using Crookes Radiometer Principles 網址 https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/ask-an-expert/viewtopic.php?t=8791 網站簡介 克魯克斯輻射計由懸掛在部分真空中的四個葉片組成,每個葉片具有一個白色側面(反射光線)和一個黑色側面(吸收光線),其中黑色面與白色面皆面相同個方向,(即白色面全部面向逆時針方向,黑色面全部面向順時針方向,反之亦然)。 照射光線時,黑色面的空氣加熱會比白色面要來的快,導致氣體從白色面移動到黑色面(因為暖空氣的氣壓較冷空氣的大),而從白色面移動到黑色面的空氣在葉片上施加切向力,使葉片旋轉。 | 王宇森 | |
7 | 網站名稱 Pushing stuff with light: how Crookes radiometers work 網址 https://sciblogs.co.nz/misc-ience/2011/04/26/pushing-stuff-with-light-how-crookes-radiometers-work/ 網站簡介 克魯克斯輻射儀是由一個玻璃球及四片極輕的葉片所組成,葉片有黑色面和白色面,內部成部分真空,可以讓少量的空氣推動葉片產生旋轉,但空氣也是葉片轉動時的阻力。 把它放在陽光下時,因為黑色面吸熱較白色面快,因此呈現黑色面推動白色面旋轉的情形;澆淋冷水時,會產生倒轉(白色面推向黑色面旋轉)。 | 王宇森 | |
6 | 網站名稱 How Does Crookes Radiometer Work? 網址 http://www.quirkyscience.com/crookes-radiometer/ 網站簡介 假說1:碰撞動量 在探討輻射儀受到光照時,黑色葉片吸收光子,產生能量,造成旋轉。但是,從其他葉片反彈的光線會產生更大的動量,因此葉片應該以相反的方向旋轉。 因此假說1不正確。 解釋2:加熱氣體的壓力 指黑色面吸收光譜的紅色區域,提供加熱氣體分子的動能,使得黑色面附近的壓力較白色面大,產生由黑色面退向白色面的旋轉力量,但仍有未考慮到的部分,例如熱量是會均勻擴散的。 | 王宇森 | |
5 | 網站名稱 Crookes Radiometer 網址 https://www.youtube.com/watch?v=sF4MDoIbgcs 網站簡介 由英國科學家威廉克魯克斯爵士於1873年發明的Crookes Radiometer或Light Mill是一種迷人的科學設備。 密封玻璃燈泡內部是一組安裝在主軸上的葉片。 當光照在葉片上時,它們旋轉! 有時用於表示“輻射壓力”,這實際上不是正確的解釋。 相反,輻射計是一種熱力發動機。 | 黃鈺婷 | |
4 | 網站名稱 科學玩具柑仔店(Darling の 優) 網址 http://kingdarling.blogspot.com/2013/02/radiometer.html 網站簡介 根據牛頓第三運動定律,每個作用力均會產生一個大小相等、方向相反的反作用力。因此當氣體分子彈離黑色面時,同時就有一個反作用力在推動黑色面,當然白色面也是。葉輪兩面的力量相抗衡後,由較易吸收能量的黑色面勝出,同一個葉輪上產生了力量的不平衡。 雖然這種力量十分的小,但如果在持續且大量的氣體分子不斷地撞擊下,效應便會增強。於是在形成力矩之後,葉輪開始旋轉,光線越強,溫差越高,轉動的效果也越好,讓人嘖嘖稱奇。 | 黃鈺婷 | |
3 | 網站名稱 Comparison Radiometers test light 網址 https://www.youtube.com/watch?v=1j12CrQeXYc 網站簡介 相比之下,兩個輻射計,一個是大氣壓力,另一個是沒有空氣。 將光能轉換為機械能。 翅片的暗側被相對側的銀的光加熱,使得暗側的稀薄氣體分子具有更多的能量來旋轉葉片。 | 黃鈺婷 | |
2 | 網站名稱 Kid Science Experiment- Radiometer | Turn light into motion | Hot and Cool Colors | Science Project 網址 https://www.youtube.com/watch?v=lmO3hDCWJGg 網站簡介 克魯克斯輻射計將光線轉化為熱量和運動。 我們還通過吸收光線並將其轉化為熱量來顯示有多少較熱的黑色物體在陽光下。 這個實驗表明,與黑色衣服相比,白色衣服會更酷。 | 黃鈺婷 | |
1 | 網站名稱 How Does The Crookes Radiometer Work? 網址 https://www.youtube.com/watch?v=Li_nmKw4Buc 網站簡介 與流行的看法相反,它不是來自光線的輻射壓力,因為它太弱了。 我們需要考慮流體動力學中的壓力梯度和空氣渦流。 | 黃鈺婷 |