本文由公眾號 「把科學帶回家」 提供
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今天介紹一個非常有趣的玩具，許多人在不明原理的情況下，還會以為它是永動機。
愛因斯坦訪問上海的時候，就曾對這個玩具感到有趣，不過他研究了3個半月，還是沒有想出它的原理。
你能嘗試在不看答案的情況下，發現它的運作機制嗎？
關鍵概念
熱機
材料和操作
一個喝水鳥玩具（網上有賣，有時也叫飲水鳥，大概20多塊錢一個）
不同液體，如水，酒
這個玩具是這樣玩的，把鳥頭按到水裡浸濕，然後讓鳥站直。等一會兒，鳥就會自動開始定時喝水。
有趣的是，在鳥開始低頭喝水前，鳥身體里的液體就會上升。而等到它喝到水了，液體會流回肚子裡，它又會重新站直。
你可以嘗試把水換成其他液體，看看鳥喝水的頻率會不會發生變化。
觀察一下鳥的肚子，然後用手捂住鳥的肚子，看看鳥會不會開始喝水？
最後，還可以測量一下，把水拿開，鳥要過多久才會不動？
你想到它背後的原理了嗎？（實在想不出來，再看原理的部分哦）
原理
大型喝水鳥行為藝術現場
@Daniel Reynolds
這個玩具有很長的歷史，早在18世紀，德國的匠人就製造出了喝水鳥的前身——脈衝榔頭（Pulshammer）。1767年美國開國元勛，科學家班傑明·富蘭克訪問德國的時候，就注意到了這個玩具，並把它帶到了美國，並進行了改良。富蘭克林的這個版本，後來叫做富蘭克林的手掌玻璃瓶。
Franklin's palm glass，在德國叫做Pulshammer，或liebesbarometer
1872年，義大利物理學家 Enrico Bernardi 對富蘭克林的脈衝榔頭再次進行了改造。
不過它的現代版本是貝爾實驗室的科學家 Miles V. Sullivan 設計的，並在1945年申請了專利。Sullivan 是一位半導體製造方面的專家，不過他也超愛設計玩具。
根據1962年11月25日的 This Week Magazine 的報道，美國總統，同時也是工程師的赫伯特·胡佛（Herbert Hoover）就對這個玩具讚不絕口。
Yakov Perelman 編著的《趣味物理學續編》中的永不滿足的小鳥
根據前蘇聯科普作家 Yakov Perelman 編著的《趣味物理學續編》（Physics for Entertainment）介紹，我國曾經也有類似的玩具。愛因斯坦1922年訪問上海的時候，就對這個叫做永不滿足的小鳥（insatiable birdie）的玩具很著迷。但是他研究了這個玩具3個半月，但最終也沒有想通它的原理。
你可以嘗試把水杯拿開，就會發現這個鳥還是在不停低頭喝不存在的水。大概需要一段時間，鳥才會完全停止不動。
不過，只要鳥的面前有水，它就會一直喝水不會停。太奇怪了吧！
實際上，如果把鳥頭的帽子拿掉，會看到喝水鳥的頭部是一個玻璃球。
@Bill Hammack
如果用幾滴酒精滴在玻璃球上面讓它降溫，下方的液體就會上涌，改變鳥鳥的重心位置，使它低頭。
鳥肚子裡的液體是二氯甲烷或者乙醚，它們都是低沸點的有機溶劑。鳥頭的尖尖里有一根管子通到鳥肚子裡，當時這些液體就是這樣被注入的。
注入液體後，液體被凍成固體，然後管子就被抽真空，尖頭被封住了。
由於二氯甲烷沸點低，一個大氣壓時沸點只有39攝氏度，很容易蒸發。它蒸發成氣體填滿了鳥鳥的頭部。
不知道講到這裡，你有沒有看出門道來。
實際上，鳥頭部和脖子這裡的管道的二氯甲烷蒸汽，和鳥肚子上方的二氯甲烷蒸汽沒有聯通。
當然，用中學物理知識可以知道，當二氯甲烷在管子內外的液面保持相同的水平時，這兩塊蒸汽的氣壓是一樣的。
然而，當鳥頭冷卻時，二氯甲烷蒸汽凝結，所以脖子管道內的氣壓降低，液面上升，二氯甲烷順著脖子流到了頭部，鳥的重心發生變化，於是傾斜。
可是，當鳥的傾斜程度到達一定角度時，鳥肚子裡的空氣上升跑到鳥頭這裡，鳥頭和肚子裡的氣體聯通起來，於是液體就流回了鳥肚子。
接著，又重複這個循環。
為了讓鳥頭更好地降溫，鳥頭的材料一般容易吸水，蒸發的水分帶走熱量（大概降低0.3攝氏度），使鳥頭裡的二氯甲烷蒸汽凝結。
明白了喝水鳥的原理，你就能知道，如果加熱鳥肚子，鳥肚子裡的氣體壓強變大，液體也會上頭讓鳥低頭鞠躬。
對了，2019年浙江中考麗水卷就出了喝水鳥的題——
實際上，喝水鳥是一種熱機，也就是把熱能轉化為機械能的機器。
熱機 Minto wheel
@wikimedia
喝水鳥和19世紀的熱機 Minto wheel 的原理有些類似。
用8個喝水鳥做的Minto wheel
@exergia
既然是這麼好用的熱機，機智的網友爭先恐後地開發了喝水鳥的實用性——
喝水鳥發明人：我發明了給杯水就能永遠磕頭的小鳥，我真是個天才啊！ヽ( ^∀^)ﾉ
喝水鳥內心OS：你試試 Loop (if 腦袋一涼 then 就想吐，if 嘔到嘴巴里then 再咽回去)。( *・ω・)╰ひ
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