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科普-中华学生百科全书-第508章

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进针管中。
现在,人们经常用吸管吸各种饮料、小聪聪母液、人参蜂王浆等口服营
养液,给钢笔灌墨水,农业灌溉中常用的“虹吸现象”,新型墙壁上的挂衣
钩等等很多方面都是巧妙地利用了大气压强,为人类生产、生活、学习和科
学研究服务。
想一想,你身边有应用大气压强的实例吗?人们经常应用拔火罐的方法
来给人治腿痛。这是不是也应用了大气压强呢?

大气压的发现

大气压强的发现跟抽水机的使用是紧密相连的。
在古代,人们已经会用吸取式抽水机抽水了。那时人们用“自然害怕真
空”的说法,解释水在抽水机中随活塞上升的现象。而对这种现象的真正原
因——大气压强的作用,是不知道的。
1640 年,随着生产的发展,在意大利的繁华商业城市佛罗伦萨,人们想
用抽水机抽出深度在 10 米以上的矿坑中的水。结果发现,水只能吸到大约
10 米的高度。技师们想尽了各种办法,使活塞跟筒壁紧密配合,但仍然不能
使水升得更高。
技师们向当时的大科学家伽利略求教,伽利略因年老多病,不能仔细考
察和研究这个问题。但是,他指出:如果水在抽水机中能升高 10 米,那么,
比水轻的油,应该升得更高。比水重得多的水银,上升的高度应该比 10 米少
得多。
伽利略去世后,他的学生托里拆利继续研究这个问题。他用玻璃管代替
不透明的金属圆筒,用水银代替水作实验。实验结果,跟导师伽利略的预料
完全相符。水银在玻璃管中上升的高度,只有水上升高度的 1/14 左右。在托
里拆利实验中,玻璃管内水银的上方就是真空。这说明自然界是可以产生真
空的,自然害怕真空的说法并不成立。
托里拆利的实验,不仅揭示了大气压的存在,而且测出了大气压的大小。
在大气压的作用下,水在抽水机中上升的最大高度大约为 10 米左右。

“钻”冰取火

冰一般存在于 0℃以下的环境中,给人以寒冷的感觉,可以用它来冷却
食物或制成冷饮,如冰镇汽水、冰镇啤酒之类。但冰还可以用来引火、取暖,
你大概就不知道吧!
用“冰”取火,这绝不是天方夜谭,也不是梦想。早在 18 世纪,人们就
开始探索用冰取火的方法。法国著名的科幻小说家儒勒·凡尔纳在他的小说
《哈特拉斯船员历险记》中,就有用冰取火的描写。南极考察队的队员们,
在丢失火种的情况下,他们面对寒冷和饥饿的威胁,开动脑筋,终于用“冰”
重新取得了火种。
人们常听说钻木取火,而用冰是如何来取火的呢?这就涉及到物理中几
何光学的原理了。光通过两种媒质的界面时,要发生折射。凸透镜(会聚透
镜)是一种光学元件,它对光有会聚作用。让一束平行光通过凸透镜,光线
会聚焦成点,即平行光聚焦法,并且使热量集中到焦点上。如果在焦点处放
些易燃物质,易燃品就会燃起来。
“钻冰”取火,就是利用凸透镜对光的会聚作用。人们取大小适度的一
块冰,首先将冰磨制成一面凸透镜。然后,利用太阳光找到冰凸透镜的焦点,
便可利用此冰凸透镜引燃火种。这就是所谓“钻冰”取火的奥妙!
中学生们,如果手边有一个放大镜(凸透镜),可以利用,你会采用平
行光聚焦法,试一试把白纸烧黑点燃吗?你能用冰磨制一块凸透镜吗?你能
“钻”冰取火吗?我建议你亲自试一试。

高原速写

听说高原气候会带来许多奇怪的现象。比如在高原生长的一些人,两颊
绯红,十分好看,又比如,在高原烧水怎么烧水也开不了。
你是怎么理解“水烧不开”的呢?
答:首先对“水开”的定义要有一个统一的认识,不然,谁说都有理。
“水开”应指在 1 个大气压的平地上,水加热到 100℃沸腾这种状态。
在高原,由于气压低,因此沸点就降低,不到 100℃水就沸腾了。你说:
“没有开”也不合适,因为照样有气泡产生,水在沸滚,只不过是这时的水
不到 100℃,沏茶沏不开,水中的微生物也没有杀死。
为了使高原的水能真正烧开,即让它在 100℃时才沸腾,就必须使用高
压壶或高压锅,这样水的沸点就只决定于高压壶中的水蒸气的压强了,而与
外界大气压无关。

冰展

这不是“冰灯展”,也不是“冰雕展”,更不是“冰的艺术节”。而实
实在在是一个“冰的物理展”。
展台上标着各种温度下的冰,有等于摄氏零度的冰,也有低于摄氏零度
的冰,还有高于摄氏零度的冰。
还展出了“冰、水一体”,“冰上浮冰”,“干冰升华”等节目。
请你想想,上述一些现象你都能清楚吗?
答:正常一个大气压下水在摄氏零度冻成冰;盐溶液的熔点较低,饱和
的盐溶液可以到…18℃才冻成冰;在高压下,水在高于摄氏零度的情况下才结
冰。
“冰、水一体”是 0℃时冰和水的混合物;“冰上浮冰”显然是两种不
同密度的冰,实际上指在…78.5℃时冰上浮着一块“干冰”,因为CO2在…78.5
℃时可成为固体;“干冰升华”是指固体 CO2不经液化而直接汽化。

棉花糖

一小勺白糖加工以后能变成一大团“棉花”,虽然味道并没有太大改变,
但是小孩都喜欢边吃边玩。你知道棉花糖是怎么加工成的吗?假如用一小勺
盐,你能不能加工出“棉花盐”?
答:一小勺白糖一边加热融化,一边放在一个转动的离心机上,于是成
为粘液的糖液被甩了出去,然而甩出去的糖液又在空气中冷却,形成了细细
的糖丝。因此,一小勺糖可以加工成一大团棉花糖。
由于糖随温度变化时,它的形状变化很复杂,必须在一定的温度范围才
能形成粘性最大的状态,如果超过这个温度,糖就会焦化。也就是说,糖是
一种非晶体物质,它没固定的熔点。但是盐与糖不同,盐是晶体物质,它有
固定的熔点,低于这个温度是固态,高于这个温度是液态,所以不可能甩出
细丝来,至多只能甩出细细的盐花来。

阿凡提新传

阿凡提准备买一大块冰,回去给农研小组的同志做实验。他来到人工制
冷场,开票的人问他:“你带口袋了吗?”阿凡提答:“没有。”又问:“你
带网兜了吗?”“也没有。”“你准备用两手抱回去吗?”“不。”开票的
人又问:“那你准备怎么拿呢?”阿凡提笑嘻嘻地从衣服口袋里取出一根半
米长的绳子说:“瞧,就用它。”大家都觉得很奇怪,可是阿凡提真的用绳
子把冰提了回去。
你知道他是怎么做的吗?
答:他把绳子放在冰上,一端留在外面。然后沿绳子的部位撒上盐。这
样,由于盐水的融点较低,所以沿绳子部位的冰融化,绳子慢慢勒进冰中。
但是由于盐的成分逐渐向四周扩散,周围的低温也向绳子部位传导,绳子周
围便重新结上了坚硬的冰。于是绳子就与冰块冻在一起,而它的另一端留在
冰的外边,这样阿凡提就可以提着冰回去了。

无独有偶

东村有个阿凡提,西村有个阿小提。话说那个阿小提并不是阿凡提的亲
戚,但十分钦佩阿凡提的聪明,于是自己改名为阿小提。每次阿凡提有什么
“新节目”时,阿小提也总会跃跃欲试。这天,阿凡提提着一大块冰路过西
村,阿小提回屋里,冥思苦想,终于也用一根细线提着一大块冰糖走了出来。
大家都夸阿小提聪明。阿小提是怎么做的呢?
答:阿小提用细线提冰糖的办法是很简单的:用一个烧杯烧水,加热到
70~80℃,在水中不断地加进糖。由于水的温度越高,糖溶解得越多、加糖
加到刚刚不能再溶解为止,也就是制成糖的饱和溶液。这时再略为升高一点
温度,并用细线系上一粒小的冰糖粒,挂在糖溶液的中间。撤走电炉,使糖
溶液逐渐降温。由于温度降低,饱和溶液中的糖就会析出,而且由于细线上
的冰糖成为一个晶核,析出的糖都会沉积在那上面,最后糖水降至室温,细
线上就成了一大块结晶的冰糖。

气功的魔力

多思看过一次气功师的表演,气功师把一个未开封的药瓶拿在左手,右
手发功。随着他右手上下移动,只见瓶内的药片纷纷落下。表演完毕,打开
封盖,瓶内少的药片数量正好等于掉出来的药片的数量。
后来又有一次机会,气功师要把封闭在玻璃管里的一根铁丝变出来。气
功师又在运气,这时多思看得出神。正遐想之际,只见气功师已表演完毕,
铁丝已从玻璃管中拔出,玻璃管仍然完好无损,可是还有一截铁丝断在玻璃
管内,好像拉断的一样。
回到家里,多思左思右想:气功师凭什么本事能把东西从瓶子里取出来,
可是瓶子还完好无损呢?他忽然联想到杨老师在课堂上的表演,把一块冰切
开了又合上了。对!准是气功师发出了一种能量,传给了玻璃瓶内的药片;
当药片经过玻璃瓶时,这个能量足以使玻璃融化;而等到药片一出玻璃瓶,
玻璃又凝固成原来形状。那根铁丝断在玻璃管内不也正是证明了这个道理
吗!
多思的想象力太好了,可谁又能说他的想法没有科学根据呢?或许他的
猜想会被进一步证实的。

车辆驾驶中的物理学问

老司机王师傅在给徒弟小刘传授山路驾驶经验时说:“在走盘山公路时,
上坡要用低速档,将车速减慢,下坡时要半踩刹车,控制车速不能太快,拐
弯处车速不能太快。精力要集中,一定要注意行车安全,杜绝事故发生。”
王师傅的话是有一定道理的。车辆驾驶中,有很多物理知识,这里仅谈几点。
大家知道,一部汽车的额定功率是不变的。
根据物理学公式:
P=F·V(1)
其中 P 是汽车的额定功率,F 是汽车的牵引力,V 是汽车行驶的速度。
汽车上坡时,速度减慢,即 V 变小。由
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