中国古代玩具“饮水鸟”的秘密

 

 

这种玩具鸟究竟是什么样子？它是否真的源自中国?是否是中国古人智慧的结晶？如果真是这样，为什么国内没有相关的史料记载呢？为了找寻答案，2005年6月以来，北京市玩具协会的余俊雄老师就没歇过。终于在位于河北保定的华北电力大学的物理实验室中，见到了这只梦寐以求的小鸟。据学校老师说，饮水鸟是学校从一位叫孙贵的沈阳老工艺人那里收购来的。余俊雄老师又专程跑到孙贵的家中，饮水鸟的秘密才终于被揭开。

 

一、饮水鸟的结构饮水鸟的头和躯体分别为两个薄壁玻璃球(以下称“上球”和“下球”)，其间以一根玻璃管连通，内装乙醚液体，构成一个密闭容器。由于乙醚液体易挥发，因此液面上方充满乙醚的饱和气。鸟头四周包有一层易吸水的布。平时，鸟身略向前倾。

 

 

二、饮水鸟的原理启动时给鸟头滴少许水，布上的水在蒸发时大量吸热，使上球内的乙醚饱和气在降温的同时降压。又因为温度降低乙醚蒸汽变得过饱和了，有少量乙醚蒸汽凝结成液体，乙醚蒸汽的量变少，气体体积进一步缩小，并放热阻止温度降低。此时下球中的饱和气压大于上球中的气压，下球中的乙醚液体沿玻璃管往上压，下球压强变小，里面的蒸汽变的不饱和，少量乙醚汽化，下球里的乙醚蒸气的量变大，同时从乙醚液体吸热，于是整个鸟的重心上移，从而打破了支点的平衡状态。

鸟身随上升的乙醚液体逐渐前倾，当鸟嘴接触液面时，上下球刚好通过玻璃管连通，下球中的部分气体进入上球，两部分气体混合。当上、下球中压强一致时，失去气体压力支持的液体将在自身重力的作用下倒流回下球，饮水鸟的重心再次下移，于是渐渐直立起来，回到初始状态。由于“喝水”时，鸟嘴接触水面，沾湿了裹鸟头的布，于是它又开始“喝水”。饮水鸟内部变化的原理与超导体热管一样，通过汽化液化传递内能，实际蒸气的温度并无大的变化。

 

三、饮水鸟的工作流程1、头部受冷，气压下降，尾部的液体因为压力沿颈部上升。这样头的重量在增加，尾部的重量在减轻，重心位置发生变化，当重心超过脚架支点而移向头部时，鸟就俯下身到平衡位置。这个位置可以通过鸟嘴的重量来调试。2、头部降低，内部发生两个变化。一是“饮水鸟”的嘴浸到了水，这样鸟头被打湿。二是上下的蒸气区域连通，两部分气体混合，没有了气压差，但由于吸收了周围空气的热量，蒸气的温度略有上升。这时上升到头部的液体，在本身的重量作用下流向下端尾部。3、尾部变重，头部向上翘，液体全部集中到尾部，同时，头部的蒸气因为刚沾到的水又开始冷却。

原来“饮水鸟”头部不断蒸发所吸收的周围空气的热量，就是这神秘的“饮水鸟”能够活动的原动力。

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关键词：中国古代玩具,饮水鸟秘密