魔幻熔岩燈的熱學原理- PanSci 泛科學

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 ... 000文字分享友善列印000泛科授權2.0活得科學科技能源魔幻熔岩燈的熱學原理活躍星系核・2014/02/10・997字・閱讀時間約2分鐘・SR值496・六年級＋追蹤文／陳其威（印尼泗水台灣國際學校物理老師）熔岩燈（Lavalamp）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EdwardCravenWalker發明，設計靈感來自於Eggtimer，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。

色彩繽紛的熔岩燈（圖片來源：KumarJhuremalani@flickr） （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。

熔岩燈簡單的示意圖通電後，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。

打開液蠟燈的上蓋，標示：若開啟瓶蓋則不保固的標語室溫下液蠟的密度略高於透明液體使用時要小心，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：LavalampHowdolavalampswork?HowLiquidMotionLampsWorkMakeYourOwnLavaLampMathmosLavaLamps（Sotre）本文轉載自Kiwi的物理教室 做測驗，就有機會獲得免費特製手搖飲品，現場還有大獎等你抽！《她是科學家》特輯持續更新中相關標籤：LavaLamp熔岩燈熱學熱門標籤：大麻NASA女科學家量子力學CT值文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論活躍星系核754篇文章・ 86位粉絲＋追蹤活躍星系核（activegalacticnucleus,AGN）是一類中央核區活動性很強的河外星系。

這些星系比普通星系活躍，在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。

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對飼主而言，這些像水蛭一樣用前後吸盤交錯黏附移動的不速之客，通常都稱之為「蝦蛭」，而且看那副噁心的長條模樣，勢必就是寄生在蝦子身上造成病狀的禍首，非除之而後快不可。

不過，這些坊間流傳的資訊裡頭其實有些誤會，且讓我們一一道來。

黏在淡水蝦頭上的兩隻蛭蚓。

圖／作者提供那些很像蛭類的小東西首先，雖然這些細長條狀的蟲像水蛭一樣，用前後吸盤交錯黏附移動，但是牠們其實並不真的屬於蛭類，而是蛭類的親戚，叫做蛭蚓（Branchiobdellidan）。

蛭蚓，顧名思義，就是長相上介於蚯蚓和蛭類的動物。

一般而言，蛭蚓的體型微小，身體圓柱狀，僅有數公釐至一公分出頭。

雖然蛭蚓和蛭類一樣都是以頭尾交替吸附的方式移動，但蛭類擁有口吸盤和尾吸盤，蛭蚓卻只有尾吸盤而沒有口吸盤。

此外，比起擁有27節軀幹體節的蛭類，蛭蚓的軀幹體節數僅有11節，加上癒合為頭部的4節體節也才15節。

整體而言，似乎像是簡單版的蛭類，因此21世紀之前，蛭蚓被視為是較原始的蛭類。

然而，藉著分子親緣技術與工具的進步，本世紀初的研究發現蛭蚓是與蛭類有共祖的姊妹群，而不是原始的蛭類。

因此，蛭蚓身上這些看似簡單版的蛭類特徵，應該只是共祖的後代在適應環境的過程中演化的結果。

蛭蚓在解剖顯微鏡下的模樣，左邊為游離搖擺的頭部，右邊則是吸附於表面的尾吸盤。

圖／作者提供蛭蚓或許礙眼，但並不一定是寄生蟲和蛭類相比，蛭蚓的生活史實在是更不獨立了點。

蛭類當中僅有一部份種類不時得附著在其他動物身上吸血營生，但目前已知的所有蛭蚓終其一生都必須附著在其他動物身上，而且絕大多數是以淡水蝦如螯蝦、米蝦為附著的優先選擇，但也有附著於淡水等足目或其他淡水蝦蟹的記錄，因此蛭蚓對於附著的淡水甲殼類種類並沒有強烈的專一性。

話說回來，蛭蚓雖然整個生活史都要依附在淡水蝦身上，但並不表示牠一定就是對淡水蝦有傷害的寄生蟲。

如果蛭蚓的依附讓淡水蝦的生活變得更辛苦，那麼蛭蚓就是對淡水蝦宿主有負面影響的寄生蟲；但如果蛭蚓的依附生活史對淡水蝦不痛不癢，那麼蛭蚓和淡水蝦宿主就是片利共生的關係；而若是蛭蚓的存在讓淡水蝦生活得更好，那麼兩者就是互利共生的關係了。

因此，雖然坊間對蛭蚓在觀賞蝦身上的危害言之鑿鑿，但過去的研究顯示，蛭蚓的食性其實多半是其他更小的無脊椎動物或浮游生物，也會啃食宿主外骨骼上附著的單細胞藻類和其他有機碎屑，況且牠們由兩片硬化的顎構成的口器，實在也不適合啃食宿主的組織或吸食宿主的體液。

先前的多數研究也發現，北美洲的蛭蚓待在螯蝦宿主身上，大部分時候既不會提高螯蝦的死亡率，也沒有其他明顯的負面影響，因此蛭蚓和淡水蝦的關係，應該是以對蛭蚓有利、對淡水蝦宿主無害的片利共生為主。

北美螯蝦螯上的蛭蚓。

圖／Wikipedia更進一步而言，蛭蚓依附在淡水蝦身上啃蝕宿主外骨骼黏附的藻類和碎屑，其實可能對宿主是有利的。

在一些先前的研究中發現，當蛭蚓在螯蝦宿主身上達到相當密度，則可能因為清理了淡水蝦宿主身上和鰓上沾附的碎屑和藻類，讓宿主變得更身輕如燕而健康，因此蛭蚓和淡水蝦宿主就像是清潔蝦與海鰻一樣，形成了互利共生的雙贏局面。

清潔蝦與海鰻的互利共生關係。

圖／Wikipedia然而，要說蛭蚓在淡水蝦身上一點壞處都不會有，倒也不盡然。

近年來的研究發現，當蛭蚓在淡水蝦身上的密度過高，可能就會在吃光了宿主外骨骼上附著的碎屑和藻類之後轉而啃食宿主的鰓組織，因此對宿主造成了負面影響。

過高的蛭蚓密度也會限制淡水蝦宿主的移動能力，讓宿主無法正常進食，並且更容易成為捕食者的目標。

蛭蚓的胃內含物分析也發現，蛭蚓幼體的消化道中的確有宿主的鰓組織，但蛭蚓成體卻沒有，而且只有棲息在宿主鰓部的蛭蚓，消化道中才會出現宿主的組織。

因此，在蛭蚓的生活史中，或許只有早期生活史的幼體階段，而且只有在蛭蚓正好棲息於淡水蝦鰓部的時候，才可能轉以寄生的形式造成宿主負面影響。

台灣的蛭蚓目前僅一種，而且所知不多話說回來，上述的研究都是以北美的蛭蚓和螯蝦宿主為研究的對象。

在台灣，目前已知的蛭蚓只有平頭霍氏蛭蚓（Holtodrilustruncatus）一種，這種蛭蚓廣泛分佈在台灣、日本、韓國與中國，而且多半是在俗稱黑殼蝦的擬多齒米蝦（Caridinapseudodenticulata）、台灣米蝦（Caridinaformosae）、白斑米蝦（Caridinaleucosticta）、多齒米蝦（Caridinamultidentata）、甚至玫瑰蝦（Neocaridinadavidi）等的小型淡水蝦身上發現。

根據研究，目前僅知分佈於日本本州中部紀伊半島的平頭霍氏蛭蚓的確存在著某些宿主偏好，當兩種不同的淡水蝦同時存在時，會選擇特定一種做為宿主，而且對宿主的選擇偏好也符合在野外觀察到的感染盛行率。

至於牠們對宿主的影響是否相似於北美的蛭蚓和螯蝦宿主，也還不得而知，或許因為宿主的相對體型更小，使得台灣的蛭蚓和淡水蝦之間更可能趨近於寄生關係也說不定。

尷尬的是，由於近年來台灣在觀賞淡水蝦市場上輸出了不少淡水蝦個體，連帶的也讓平頭霍氏蛭蚓輸出到世界各國，成了異國水族缸裡的新成員。

2020年的波蘭研究發現，120隻從台北運到華沙的水族賞玩用的台灣米蝦當中，總共找出了122隻附在蝦子身上的平頭霍氏蛭蚓，整體來說這些米蝦感染蛭蚓的比例達23.3%，感染蛭蚓的米蝦身上平均有4.4隻蛭蚓。

區分米蝦的性別來看，雄蝦感染蛭蚓的比例似乎稍高，但雌蝦感染的蛭蚓平均數量比較多。

平頭霍氏蛭蚓感染的位置也有所偏好，有44.3%的感染落在胸足區域，22.1%的感染在額角附近，其次是21.3%的感染在腹足與腹部區域，最後才是12.3%的鰓部感染。

此外，雖然雌雄米蝦同樣在胸足區域有最多的感染，但雄蝦被蛭蚓感染的位置更常發生在腹足與腹部區域（43.3%），卻不曾出現在額角；反觀雌蝦被蛭蚓感染額角區域有29.3%，在腹足與腹部區域則僅有14.1％。

如何去除平頭霍氏蛭蚓讓淡水蝦玩家皺眉的消息是，在2020年這一篇研究中，雌性台灣米蝦的鰓部、腹足和腹部區域的確可見些許損傷，雖然也可能有其他的原因，但這有可能就是因為平頭霍氏蛭蚓活動造成的。

所以，即使蛭蚓可能無害，但對淡水蝦玩家來說，或許是看了討厭、或者是為求保險，總之也許還是希望將蛭蚓除之而後快。

那麼，到底該怎麼做才好呢？其實，去除蛭蚓最簡單的方式，就是將水體鹽度升高到0.5％以上。

根據2016年的日本研究，平頭霍氏蛭蚓在水體鹽度達1%時，三小時內就會死光光，不過這個實驗是把蛭蚓從宿主身上取下來以後才進行的，所以各位淡水蝦玩家們哪天要是想依法炮制，千萬務必先確定手上的淡水蝦能夠忍受鹽度1%超過三小時，否則為了去除蛭蚓結果也讓心愛的蝦子魂歸西天，宿主因為附生的無害小蟲而玉石俱焚豈不得不償失，你說是不是哪？參考文獻：BrownBL,CreedRP,DobsonWE(2002)Branchiobdellidannelidsandtheircrayfishhosts:aretheyengagedinacleaningsymbiosis?Oecologia132:250–255BrownBL,CreedRP,SkeltonJ,RollinsMA,FarrellKJ(2012)Thefinelinebetweenmutualismandparasitism:complexeffectsinacleaningsymbiosisdemonstratedbymultiplefieldexperiments.Oecologia170:199–207FarrellKJ,CreedRP,BrownBL(2014)Preventingoverexploitationinamutualism:partnerregulationinthecrayfish–branchiobdellidsymbiosis.Oecologia174:501–510MaciaszekR,JabłońskaA,PratiS,SwiderekW(2020)Firstreportoffreshwateratyidshrimp,Caridinaformosae(Decapoda:Caridea)asahostofectosymbioticbranchiobdellidan,Holtodrilustruncatus(Annelida,Citellata).Knowledge&ManagementofAquaticEcosystems421:33–40NiwaN,ArchdaleMV,MatsuokaT,KawamotoA,NishiyamaH(2014)MicrohabitatdistributionandbehaviourofBranchiobdellidanHoltodrilustruncatusfoundonthefreshwatershrimpNeocaridinaspp.fromtheSugoRiver,Japan.CentralEuropeanJournalofBiology9:80–185TanakaK,WadaK,HamasakiK(2016)DistributionofHoltodrilustruncatus,aBranchiobdellidanEctosymbioticonAtyidShrimpsintheKiiPeninsula,WesternJapan,withReferencetoSalinityToleranceandHostPreference.ZoologicalScience,33:154–161大高明史，陳榮宗（2010）台灣內水域新紀錄一種蛭蚓類及四種貧毛類。

台灣生物多樣性研究12:97–110大高明史，格爾德，大和茂之，陳榮宗，西野麻知子（2015）台灣匙指蝦類體表兩種外共生蛭蚓目及切頭類之共棲。

台灣生物多樣性研究17:253–262 做測驗，就有機會獲得免費特製手搖飲品，現場還有大獎等你抽！《她是科學家》特輯持續更新中相關標籤：寄生蟲平頭霍氏蛭蚓徧利共生淡水蝦科學生科普閱讀力大賽蛭蚓蛭類蝦蛭附生熱門標籤：大麻NASA女科學家量子力學CT值所有討論 3登入與大家一起討論#1鄭國威Portnoy2020/12/29回覆看到「蛭蚓的胃內含物分析也發現，蛭蚓幼體的消化道中的確有宿主的鰓組織，但蛭蚓成體卻沒有」，很好奇那麼微小的動物，科學家是怎麼把胃內含物拿來分析的？#2勇者鬥惡龍WALK2020/12/30回覆https://www.sportsv.net/articles/70706#3YTLai2021/03/07回覆#1基本上就是在解剖顯微鏡下以精巧的工具加上技術把消化道打開拿出內含物去分析而已，沒有別的辦法YTLai8篇文章・ 6位粉絲＋追蹤也許永遠無法自稱學者，但總是一直努力學著RELATED相關文章敞開心胸挑戰未知，發現抗癌關鍵「KLHL20蛋白」——陳瑞華專訪首創「磁電子學」概念，物理新發現的喜樂是最強的動力！——郭瑞年專訪「俗又何妨？我想為庶民大眾寫歷史！」歌手到臺語歌研究者——專訪陳培豐為什麼愛玉籽洗一洗就會「結凍」？——從國民美食到生醫材料TRENDING熱門討論即時熱門五則TED演講，讓你看懂「淨零」怎麼做21天前你是哪位女科學家171天前誰是地表最憂傷生物？水滴魚醜哭：我壓力山大51天前盤點海洋中的「毒系寶可夢」！河豚、貝類有毒不是they的錯ft.食品技師Evelyn【科科聊聊EP71】42天前相關、因果，傻傻分不清楚57天前誰是地表最憂傷生物？水滴魚醜哭：我壓力山大51天前別用愛了，用冰發電吧！——可燃冰的發現、應用及油氣能源的未來42022/03/12各國意識抬頭，太空碎片帶來的災難有多嚴重？32022/02/23