［学生论文］

我们对这一实验非常感兴趣，在定性实验前，我们学习了有关的准备知识，为使我们能够看到一些现象，教师把饮水鸟颈部的漆刮掉了部分，并告诉我们饮水鸟内部装有乙醚这种液体。我们一次又一次地观察，并相互讨论，观察得非常仔细。开始，我们猜想可能与小鸟低头“饮水”有关，是否是杯中的水吸到头上使重心前移？但为什么会抬头呢？抬头后没有饮水，为什么又低下头来呢？我们不能解释。后来，我们又发现管中有液柱上升的现象，因此假设由于液柱上升而使重心前移，于是提出图2的模型，但为什么液柱会上升呢？还是不能解释。

图2

我们又仔细的观察，发现小鸟的头部有一层湿润的材料覆盖（吸湿性好的纱布），它与液柱上升有什么联系呢？当我们积极思考而难以进展的时候，有的同学想到了一种伽里略气体温度计的模型，如图3(a)所示，当上方烧瓶外表的水份蒸发时，玻璃管中的液柱就会上升。由这个模型使我们得到启发，经过讨论，找到如图3(b)的模型。尾泡中有乙醚的液体，将头泡和尾泡隔开形成两个气室。乙醚具有易挥发的特点，头泡和尾泡的气室中充满乙醚的饱和汽：于是我们想到了液柱上升的原因可能是尾泡与头泡间的温度差。而温度差的形成又是由于头泡表面吸湿后水的蒸发造成的。这样就得到如下的逻辑：温度差——压强差——液柱上升——重心升高——倾倒。 

图3

而饮水鸟低头后为什么会抬起头来？偶然间，我们发现小鸟每低一次头在颈部玻璃管外都有一个气泡产生，气泡是从尾泡中来的，当我们用手握住尾泡时，发现液柱上升更快，气泡更容易产生，这些现象启发了我们，提出“当小鸟倾倒到一定程度时，尾泡中玻璃管口离开液面，气泡沿管上升，头泡中的气体压强变大，液体倒流回尾泡，从而使饮水鸟又抬起头来（图4(a)）”的假设。它能够较满意地解释表观的现象。 

图4

整个过程解释如下：由于头泡表面水分的蒸发，使头泡温度降低，内部的饱和汽压减小，而尾泡内的汽压不变，因此管内的液柱上升。当整体的重心到达支点的前上方时，小鸟低头饮水。一旦低到使尾泡内的玻璃管口与其中的气室相通时，乙醚蒸气将沿管上升，于是管中的液体就会倒流入尾泡内，从而使小鸟又抬起头来。以后又不断地重复上述过程。

下一步就是如何用实验证实这种结构设想的正确性。通过讨论，我们提出了定性实验的方案，创造条件做一些实验，例如，将头部用电吹风吹干，使头泡与尾泡不产生温度差，小鸟也就动不起来；又如，容器中装水，使头泡温度不变，在尾泡附近，用小蜡烛加热，从而使头泡与尾泡间产生温度差，同样可以看到小鸟在不停的抬头和低头，于是我们的设想得到验证（图4(b)）。当我们通过自己的发现揭示饮水鸟的奥秘时，我们的高兴是难以形容的。

当饮水鸟的结构模型和运动机理搞清以后，是否是永动机的问题也就不难解决。小鸟的运动最终要靠杯中水来提供，随着时间的推移，杯中水越来越少，加水，就必须要有外界做功，做功就要消耗其他形式的能量。另外，这个小鸟玩具也必须处于开放的状态，如果处在一个封闭的空间内，水汽达到饱和，也就不可能产生致冷现象，头泡和尾泡的温度趋于相同，运动也就不可能产生。这个实验也再一次地说明：永动机不可能！