魔幻熔岩燈的熱學原理

文／陳其威（印尼泗水台灣國際學校物理老師）

熔岩燈（Lava lamp）又稱為蠟燈。名字源於其內雞蛋形狀的蠟滴，讓人聯想到熔岩的流動。熔岩燈於1963年，由英國工程師 Edward Craven Walker 發明，設計靈感來自於 Egg timer，目前熔岩燈有多種形狀和顏色，不同的公司液蠟也有不同的配方。

（不同設計，使熔岩燈有多種的變化）

熔岩燈的原理很簡單，底座內有顆大功率（40-60W）的燈泡，瓶身由密封玻璃瓶製成，其內含有透明的液體與半透明的彩色液蠟。室溫下液蠟的密度略高於液體，使未加熱的液蠟靜止於下方，然而液蠟加熱後，密度又略低於透明液體，加上熱對流的現象，使液蠟有如熔岩般不斷地上下運動。另外有些廠商會在液蠟內，放一個螺線環彈簧（類似彈簧繞成圓圈圈的形狀），來改變液蠟變化的效果。

通電後，底座內的燈泡加熱密封玻璃瓶，將熱量傳遞給液蠟，瓶內液蠟的體積漸漸膨脹（密度變小），液體也會膨脹，但液體的膨脹係數較小（膨脹效果沒這麼好），加熱十幾分鐘後，液蠟漸漸地會往上浮。

當快浮到水面時，液蠟因漸漸冷卻，密度增加而沉入瓶底，周而復始造成變化的光影效果。但加熱過久（1~2小時)，玻璃瓶內全部的液體與液蠟完全被加熱，可想而知，整坨的液蠟會浮在透明液體的上方。

使用時要小心，手不可碰觸下方金屬的部分，甚至瓶身下方，因為溫度很高，最高溫可達八九十度C，目前由於環保意識的抬頭，這種發光效率低（發熱效率高）的燈泡已經停產，因此在台灣已經很少看到類似這樣的產品。

參考資料與延伸閱讀：

1. Lava lamp
2. How do lava lamps work?
3. How Liquid Motion Lamps Work
4. Make Your Own Lava Lamp
5. Mathmos Lava Lamps（Sotre）

本文轉載自Kiwi的物理教室