化學發光龍捲風
 
2015/03/16
 
楊水平 | 彰化師範大學化學系
 
 
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龍捲風(Tornado)是一種相當猛烈的天氣現象,由於快速旋轉而造成直立中空管狀的氣流。在龍捲風的內部是非常快速的擾動狀態,但是在龍捲風的上方切線方向之外面幾乎不會受到龍捲風的影響,在龍捲風的下方或附近則會受到快速擾動,與地面接觸並且時常被一團塵土或碎片殘骸等包圍。

當鹼性溶液滴入魯米諾時,形成「化學發光龍捲風」的過程與「化學酸鹼龍捲風」相似,簡述如下:(1)首先在漏斗狀上方形成胖寬的藍色螢光漩渦,但未到達燒杯底部。(2)藍色螢光龍捲風的長度逐漸增長,延伸到轉動的磁石處,並且在杯底的磁石周圍處消失。(3)然後漏斗狀上方胖寬的藍色螢光龍捲風由上而下消失。(4)在胖寬漩渦的消失過程中,出現瘦長的藍色螢光柱狀結構。(5)接著細長的藍色螢光柱狀結構上方開始消失,再來下方柱狀也消失,形成一條較短的藍色螢光柱狀結構。(6)最後全部的藍色螢光柱狀結構消失。

由「化學發光龍捲風」的形成過程中,我們可以發現龍捲風的氣流分為二層:(1)內層:直立管狀最中間瘦長的柱狀結構,旋轉的速度較慢。(2)外層:直立管狀的中間第二層寬胖的漏斗狀結構,旋轉的速度較快,是非常快速的擾動狀態。在第二層漏斗狀結構的外面,旋轉的速度最慢,幾乎不會受到影響。我們也可以發現在龍捲風的上方的切線方向之外面幾乎不會受到影響,但是在龍捲風的下方或附近則會受到快速擾動。

示範實驗拍攝:彰化師範大學化學系楊水平副教授「有趣化學實驗教室」
示範步驟、藥品與器材、原理和概念、教學提示等詳見: 影片提供者:科技部高瞻自然科學教學資源平臺、知識大講堂
 
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