精選活動

2023年台中市曉明女中國中部清華大學FUN科學探究竟參訪之旅

專業領域

(1)\t科普專題演講：
主題：融合仿生設計、科技、藝術的創作實驗
講者：黃致傑教授 通識教育中心暨藝術學院合聘
(2)\t科普DIY實驗
主題：液態氮超低溫體驗實驗
講者：戴明鳳教授 物理學系兼教務處跨領域科學教育中心主任
記錄人員：清大跨領域科學教育中心團隊 蔡雨芳
記錄日期：112年6月14日
活動影像連結：https://youtu.be/yU4Xw2PlDDA
活動照片：https://reurl.cc/p6LXX4

為響應2022-2023 IYBSSD基礎科學促進永續發展國際年，清大跨領域科教中心特別與曉明女中合作，共同舉辦清華FUN科學探究課程，除了為即將升上高一的女學生們介紹液態氮相關的科學知識，也希望能透過實際動手體驗，來引發女學生們對於科學的興趣，以期未來能在科學領域成為一顆閃耀的新星。
課程的一開始，戴教授向學員們分享了自己過去就讀女中的回憶與心得，拉近與學員之間的距離，進而帶入本次的課程主題-液態氮。
液態氮體驗對學員而言是非常新奇且有趣的課程，同時也伴隨危險性，因此戴教授和助教們在課程前，將液態氮活動的注意事項及其可能造成的危害向學員們詳細講解，在學員們都能理解之後才開始今天的體驗活動。
第一個活動是液態氮冰凍葡萄，由教授和助教操作，學員們則坐在座位上觀察，在煙霧迷漫中葡萄逐漸從常溫被極低溫的液態氮冷凍，變成一顆一顆堅硬的葡萄冰，然後在確保安全的情況下，讓學員們試吃了冷凍後的葡萄。
接著第二個活動是觀察氣體在低溫下的體積變化，學員們在領到長條型的氣球之後便會依序上台，在助教的協助下手持氣球的兩端並將氣球浸泡至液態氮中，透過氣球的縮小及膨脹，進而觀察氣體在低溫下的體積改變。
第三個活動是讓學員們挑戰徒手扯斷橡皮筋，在橡皮筋尚未泡入液態氮之前，學員很難完成這個挑戰，但在將橡皮筋放進液態氮裡一段時間再撈起後，學員們彷彿化身大力士，都能輕而易舉的將已經脆化的橡皮筋扯斷或是拍斷。
在觀察完橡皮筋的脆化情形後，接著是讓學員們觀察，如果將新鮮的樹葉放進液態氮中，樹葉會產生什麼樣的變化，也邀請老師和學員一同上台，從獻花給老師，再到彈冷凍脆化的樹葉來占卜運勢，詼諧而饒富深意的解釋了樹葉中的水分受到液態氮的冷凍，進而脆化導致容易碎裂的原理。
緊接著的是較為刺激的用手觸摸液態氮的環節，在體驗開始前，教授和助教也是再三向學員們講解如何安全的進行體驗，學員們帶著緊張的心情依序上台，並且在助教的協助下快速地用手泡進裝有液態氮的保麗龍箱內再拿起，直接用手掌的肌膚去感受液態氮摸起來是什麼樣的感覺，也了解到之所以我們直接去觸碰液態氮，是因為液態氮和體溫間的溫差很大，才能在短時間內保護我們不會受傷。
而在用手觸摸完液態氮之後，戴教授端起了裝有液態氮的保麗龍箱，到走道上用湯匙將少量液態氮潑灑在學員手上，讓學員感受一下為何明明是手被潑到液態氮，但卻是褲子和大腿感覺到涼意，進而帶出纖維會吸附液態氮的原理，學員們都是第一次像這樣直接的和液態氮接觸，在學習新知識之餘，也留下了難忘的回憶。
在親手觸碰過液態氮之後，接著是要讓學員們吃看看液態氮，每位學員可以拿到一支插在竹籤上的乖乖，並在教授的指引下將乖乖放進液態氮中浸泡五秒，透過乖乖上的孔隙吸附液態氮，在把乖乖吃進嘴裡咀嚼之後，嘴巴的水蒸氣會受到液態氮的冷卻而凝結，進而吐出白煙，這個現象讓學員們都覺得很有趣，現場歡聲笑語不斷。
接著就進入用水果充當鐵鎚來釘釘子的體驗，現場徵選了兩位自告奮勇的學員，來用水果取代鐵鎚，試試看能不能把釘子順利釘在木頭上，我們可以因此觀察到，在水果放入液態氮冷凍前，是無法順利將釘子釘上去的，但當水果在液態氮中冷凍之後，就會變得十分堅硬而能順利將釘子釘入木頭中，上台體驗的學員見狀也紛紛表示十分神奇。

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