毛奕涵

《烏鴉喝水》的故事，我們中小學(xué)生都非常熟悉。因此，很多人都會(huì)以為，如果小口瓶中有水，只要烏鴉向小口瓶中投放石子，就能喝到水。事實(shí)果真如此嗎？

研究過(guò)程

我使用小口玻璃瓶作為盛水的器皿，用玻璃球、彩色石子及細(xì)沙模擬烏鴉放入水中的填料，通過(guò)改變水的量和調(diào)料的種類(lèi)，來(lái)驗(yàn)證烏鴉喝到水的可能性。

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首先，我往瓶中加入100毫升水，測(cè)得水位高度是4厘米。接著，我向玻璃瓶中加入玻璃球和彩色石子，此時(shí)水位上升了5.5厘米，總高度約為9.5厘米，可是仍然沒(méi)有到達(dá)瓶口（如上圖）。在這種情況下，烏鴉是喝不到水的。

2

在第二次實(shí)驗(yàn)中，我仍然在玻璃瓶中加入100毫升水，但將填料換成細(xì)沙。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水還是無(wú)法上升到瓶口，即使烏鴉有能力搬得來(lái)這么多沙子，它仍然喝不到水（如下圖）。

３

在第三次實(shí)驗(yàn)中，我向玻璃瓶中加入150毫升水，測(cè)得水位高度為6厘米。接著，我加入玻璃球和彩色石子。沒(méi)等石子蓋過(guò)水面，水已經(jīng)到瓶口了（見(jiàn)下圖），水位上升了9厘米，烏鴉終于可以喝到水了。

研究結(jié)論

通過(guò)上述3次實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)只有玻璃瓶中的水達(dá)到足夠的高度，烏鴉才能喝到水。就本次實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，當(dāng)水位達(dá)到6厘米以上時(shí)，只要加入足夠的石子，烏鴉就可以喝到水。

理論探究

在前兩次實(shí)驗(yàn)中，我向瓶中加入了足夠多的填料，為什么烏鴉還是喝不到水呢？原來(lái)，填入的石子或沙子之間存在空隙，當(dāng)石子之間的空隙足夠容納瓶中的水時(shí)，再加入石子，瓶中的水也不會(huì)再上升了，這就是烏鴉喝不到水的原因。

為了讓瓶中的水面升得更高，必須想辦法減小石子之間的間隙，這涉及最密堆積的問(wèn)題。所謂最密堆積，是原子的一種排列方式，也是晶體結(jié)構(gòu)中的一種點(diǎn)陣型式。在最密堆積中，許多等徑球并置在一起，其空間利用率達(dá)到最大。如果石子之間空隙足夠小，水是可以升得更高的。

其實(shí)，拋開(kāi)烏鴉能喝到水的目標(biāo)，而把“水面上升”作為唯一的目標(biāo)，我們可以想到更加有效的辦法，那就是尋找密度大于水且不溶于水的液體來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，因?yàn)檫@種液體中容納水的空隙是可以忽略不計(jì)的，例如硝基苯和水銀等。