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发布时间:2020-08-10 07:15:56

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作者:孔继高,李俊勇

出版社:安徽人民出版社

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我的第一本科普书

我的第一本科普书试读:

前言

开启科学的大门,人类就能迈入崭新的天地,我们就能获得更加无限的生存空间,这就是科学的力量。科学的内涵就是事实与规律,需要发现人所未知的事实,并以此为依据,实事求是,而不是脱离现实的纯思维的空想,并寻找客观事物之间内在的本质的必然联系。

因此,科学是建立在实践基础上,并经过实践检验和严密逻辑论证的,是关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系。但是,我们生存世界的奥秘,那简直是无穷无尽,从太空到地球,从宇宙到海洋,真是无奇不有,怪事迭起,奥妙无穷,神秘莫测,许许多多的难解之谜简直不可思议,使我们对自己的生命现象和生存环境是捉摸不透。破解这些谜团,就有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。

其实,宇宙世界的丰富多彩与无限魅力就在于那许许多多的难解之谜,使我们不得不密切关注和发出疑问。我们总是不断地去认识它、探索它。虽然今天科学技术日新月异,达到了很高程度,但对于那些无限奥秘还是难以圆满解答。古今中外许许多多科学先驱不断奋斗,一个个奥秘不断解开,并推进了科学技术大发展,但又发现了许多新的奥秘现象,又不得不向新的问题发起挑战。

宇宙世界是无限的,科学探索也是无限的,我们只有不断拓展更加广阔的生存空间,发现更多的丰富宝藏,破解更多的奥秘现象,才能使之造福于我们人类的文明,我们人类社会才能不断获得发展。

为了普及科学知识,激励广大读者认识和探索宇宙世界的无穷奥妙,我们根据中外最新研究成果,特别编辑了本套书。主要包括宇宙、太空、气象、地球、海洋、自然、动物、植物、古文明、现代科学等存在奥秘现象、未解之谜和科学探索诸内容,具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。

本套书内容精炼、语言简洁,深入浅出,通俗易懂,图文并茂,形象生动,非常适合广大青少年学生阅读和收藏,其目的是使广大青少年学生在兴味盎然地领略宇宙世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识各种奥秘现象,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握开启科学世界的金钥匙,使我们真正成为世界的主人,成为科学的主人。

第一章 我的奇妙化学世界

1.化学也能整治贪财奴

贪财和丧命与化学有什么关系吗?究竟贪财的后果是什么?神奇的化学是怎样整治这个守财奴的呢?

相传北宋有位贪财的张员外,总是不肯将自己的银子施舍给穷人。一位聪明又懂得化学原理的道士听说了之后,想到了一个整治这个守财奴的好办法。

他让人散步消息说自己会点石成金。不久,贪财的张员外把道士请到了家中,请他给自己表演一下点石成金。只见道士拿了一块银子投入道一只炭盆中,几个时辰过去后,道士扒开灰烬,从中拿出一块黄澄澄的金子。张员外见了大喜,将家中的银子悉数交给道士,不料第二去找道士,道士却悉数将银卷走了,张员外自此大病一场。

原来这是道士利用汞玩的把戏。汞是常温下惟一呈液态的金属,很容易与几乎所有的普通金属形成合金,包括金和银,但不包括铁,这些合金统称汞合金或者汞齐。古建筑上的鎏金玻璃瓦和古寺庙中的金身菩萨,就是利用金汞齐“镀”的。古代人们常用银、锡和水银组成的银锡汞齐来补牙。

汞是一种常温下银白色的液态金属,即俗称的“水银”。易蒸发形成汞蒸汽,而且吸附性强。易进入人体肾、肝、脑等组织,而且排泄时间慢,症状主要为神经异常、齿龈炎。所有含汞的化学物质对人体都是有害的。

汞中含有剧毒。通过接触或呼吸进入人体,会使神经衰弱,坐立不安等。严重者可以合并性格改变、口腔炎和双手颤抖等。汞中毒还会给胎儿带来不利影响。因此防治汞污染十分重要。

美容化妆品中如果含有汞,再同时使用其他脂溶性物质,汞就可能通过皮肤和呼吸道被吸收进人体。近几年因做增白美容而致汞中毒的女性患者增多,因此在选择增白美容时应当小心汞对机体带来的伤害。

化妆品汞中毒患者中,具有以下共同特点:

接触汞的时间较长。多数人是在接受定期的美白美容服务3~6个月发病的。

临床症状不明显。轻者表现为乏力、多梦等症状,重者逐渐出现头晕、失眠、多梦、性情烦躁、记忆力减退等症状。

治疗不及时。由于没有意识到汞的危害,从接受美容服务到确定汞危害存在,往往经过了很长的时间,因而延误了治疗时机。

早在上个世纪50年代,日本熊本县水俣市就发生过震惊世界的公害事件。经考查发现一家工厂排出的废水中含有甲基汞,使鱼类受到污染。人们长期食用含高浓度有机汞的鱼类,也就将汞摄入体内而引起中毒。导致当地的许多居民都患了运动失调、四肢麻木、疼痛、畸胎等症状,人们把它称为水俣病。而且这种病还能遗传给子女。

汞是人体非必须元素。

汞摄入的两个主要途径是职业性暴露和饮食,此外,汞还可以通过呼吸和皮肤接触进入人体。汞对人体的危害与其形态、环境条件和侵入途径、方式有关。

元素汞毒性并不大,通过食物和饮水摄入的金属一般不会引起中毒。

但金属汞蒸汽有高度扩散性和脂溶性,侵入呼吸道后可经血液循环至全身。金属汞中毒的临床表现主要是:神经性头痛、肢体麻木、易激动、口吃、焦虑、思想不集中、记忆力减退、精神压抑等,属于慢性中毒。然而大量吸入汞蒸汽会出现急性中毒,其表现为肝炎、肾炎、尿血和尿毒症等。

无机汞化合物对人体也有毒性,它可以通过胃肠道吸收,以损害消化道和肾脏为主。

有机汞化合物,尤其是甲基汞,易被吸收并输送到肝、肾和脑组织等,先受损的是脑组织。其中毒症状主要有:一般症状,如头痛、疲乏、健忘和精神异常等,其他特殊症状,如嘴巴周围和肢端麻木、感觉障碍、语言障碍、步态不稳、视觉听觉都受到障碍,以及肌肉萎缩、肌痉挛等。甲基汞易透过胎盘从母体转移给胎儿,生下来的婴儿多为白痴。

2.吹不灭的蜡烛

生日时有朋友开了个玩笑,让大家许愿后一起吹蜡烛,可那么多人吹明明看见蜡烛灭了,可一眨眼蜡烛又莫名的亮了。大家竟然怎么吹都吹不灭,朋友神秘地笑了。

原来他在蜡烛的芯内藏了一些易燃的化学物质,有金属铝、铁、镁等,但以镁最多。因为镁的燃点低。当蜡烛燃烧时,芯里的镁被液化了的石蜡包围着,使它与氧气隔绝。但当火焰熄灭时,镁粉接触到氧气,就会燃烧起来,从而使蜡烛重燃。所以我们才会看到明明灭了的蜡烛灭了又明,怎么吹都吹不灭。

镁元素的用途

镁主要用于制造轻金属合金、格氏试剂等,也能用于制烟火、闪光粉、镁盐等。镁具有轻金属的各种用途,可作为飞机、导弹的合金材料。但是镁在汽油燃点可燃,这限制了它的应用。

我们看体操、举重等体操运动员常涂一些白色的面粉,那就是镁粉,是用来增加摩擦力的。

镁在医学方面用于治疗缺镁和痉挛。

运动员在紧张运动几小时前或运动后会注射镁以弥补镁的流失。但是如果注射速度太快,会造成身体不适。

镁是其他合金的主要组元尤其是铝合金,它与其他元素配合能使铝合金热处理强化;球墨铸铁用镁作球化剂;而有些金属(如钛和锆)生产又用镁作还原剂;镁还可以制造燃烧弹弹和照明弹;镁粉是节日烟花必需的原料;镁肥还能促使植物对磷的吸收利用,缺镁植物生长缓慢。

镁在其他方面的应用

镁是较轻的金属材料,又具有重量轻、比强度高、切削性好、不易老化、易于回收等优点。镁合金是替代钢铁、铝合金和工程塑料的新一代高性能结构材料,是交通工具、计算机、声像器材、林业、纺织、核动力装置、航天器、军用飞机、导弹等产品外壳的理想材料。而且越来越多的用于汽车行业,可减重、节能、降低污染,改善环境等。

镁粉用于钢铁脱硫具有潜在市场。此外,镁可有效的防止金属腐蚀,可广泛用在地下铁制管道、石油管道、储罐、海上设施、装备、民用等。

哪些食物富含镁

镁有助于调节人的心脏运动,降低血压,预防心脏病,提高男士的生育能力等。经测定紫菜含镁量最高,居各种食物之首。其他谷类有小米、荞麦面、玉米、高粱面,通心粉、燕麦、烤马铃薯等。豆类有豆腐、黄豆、黑豆、蚕豆、豌豆、豇豆等。蔬菜有冬菜、苋菜、辣椒、蘑菇等。水果有杨桃、桂圆、核桃仁等。虾米、花生、芝麻等也含有镁。

缺乏表现

镁缺乏在临床上主要表现为情绪不安、手足抽搐、反射亢进等。正常人由于肾的调节作用,摄入过量的镁一般也不会发生镁中毒。但当肾功能衰竭时,大量口服镁可引起镁中毒,表现为腹痛、腹泻、呕吐、疲乏等,如出现呼吸困难、瞳孔散大等,表明镁中毒严重。

镁缺乏还可致血清钙下降,神经肌肉兴奋性亢进,对心血管病人不好。镁缺乏可能还会导致绝经、骨质疏松等。

镁一般广泛分布于植物中,动物的肌肉和脏器中也较多,乳制品中较少。动物性食品中镁的利用率比植物性食品中镁的利用率高。

科研人员发现,镁可激活300多个酶系统,是很好的激活剂。人到中年以后多食要“镁”食。体内镁含量降低会导致心血管疾病的发生率,如冠心病、高血压、高血脂、心肌梗塞、糖尿病等。

我们有时候在长时间高强度运动的时会发生抽搐、痉挛等,那是就因为体内缺镁造成的。

治疗措施

专家认为,一般饮食正常就不存在缺镁的问题。若出现缺镁症状时,经常吃些卤水豆腐等含镁丰富的食物。也可口服补充镁剂,为避免腹泻可与氢氧化铝胶联用。可采用肌肉注射镁剂。

若出现手足搐搦、痉挛发作或心律失常等是低镁血症严重,应给予静脉注射。但须需注意避免镁过多、过速等,以免造成急性镁中毒的发生,如遇镁中毒,应给注射葡萄糖酸钙或氯化钙。

过量表现

过量镁摄入,常伴有恶心、胃肠痉挛等胃肠道反应,或者嗜睡、肌无力、膝腱反射弱甚至消失、肌麻痹、呼吸肌麻痹、心脏传导阻滞、心搏停止等。

高镁血症可引起低血钙、影响骨和血液凝固、骨质异常等。

3.化学与女儿国

我们都知道,《西游记》中描写了唐僧一行西去取经路过女儿国的故事。在女儿国里,全部都是女人,她们如何传宗接代呢?

女儿国是一个弹丸小国,自然它国家的人口也不会太多。据史书记载东女国“人庶万余落”。按照现在的估计,当时女儿国也不过有几万人而已。

女儿国内有很多河流,子母河就是其中之一。据资料显示,子母河就是现在的库车河。从河床的宽度和防洪堤的规模,可以判断库车河在汛期时曾经水量汹涌。现今,当年的子母河水还在哗哗作响,这里的女人们依旧如花似玉。不过,当年被女儿国国王称作御弟哥哥的唐僧再也没有踏上这片国土。

很多人疑惑,女儿国是不是这几万人都是女人呢?当然不是。库车河的河水是不能让女儿国的女人怀孕的,她们要想生孩子当然也离不开男人。但这些河流却造成了女儿国的人口性别比例失调。由于子母河里的水大多是碱性,人们如果常这河里的水,就改变了决定性别的染色体。结果生出来的孩子女孩很多,而男孩很少。这样一来,女儿国的名字便由此而来。

在这里,借“女儿国”之名,说明化学元素对生男育女的确能够产生影响。广东某山区有一个村寨,数年连续出生的都是女孩。人们急了,照这样下去,这个地区岂不变成女儿国了吗?人们求神拜佛也无济于事。有位风水老先生说:“地质队在后龙山寻矿,把龙脉破坏了,这是坏了风水的报应啊!”于是,迷信的村民千方百计地找到了在此地探矿的地质队,闹着要他们赔“风水”。但是,地质队不相信这是真的。一进,他闪又回到了这个山寨,进行了深入地调查,终于他们找到了原因:原来是在探矿的时候,钻机把地下含铍的泉水引了出来,扩散了铍的污染,使饮用水的铍含量大为提高,长时间饮用这种水,就会导致生女而不生男。经过对水质的治理,山寨里的情况有了好转,“女儿国”里又出生男孩了。

铍是一种钢灰色的稀有金属,它的化学符号为:Be,原子序数4。铍是最轻的碱土金属,也是最轻地结构金属之一。呈灰白色,质坚硬。熔点1278±5℃。沸点2970℃,密度1.85克/厘米3,铍离子半径0.31埃,比其他金属小得多。和锂一样,能形成保护性氧化层,所以在空气中即使红热时也很稳定。不溶于冷水,微溶于热水,可溶于稀盐酸,稀硫酸和氢氧化钾溶液而放出氢。金属铍对于无氧的金属钠即使在较高的温度下,也有明显的抗腐蚀性。铍的价态为+2价,不仅可以形成聚合物,也可形成具有显著热稳定性的一类共价化合物。

铍是一种新兴的材料。铍是原子能、火箭、导弹、航空、宇宙航行以及冶金工业中不可缺少的宝贵材料。由此可见,铍在工业上有着极其广泛的应用。

1.在所有的金属中,铍透过X射线的能力最强,有金属玻璃之称,所以铍是制造X射线管小窗口不可取代的材料。

2.铍是原子能工业的宝。在原子反应堆里,铍能够提供大量中子炮弹的中子源(每秒钟内能产生几十万个中子);此外,它对快中子具有很强的减速作用,可以使裂变反应连续不断地进行下去,所以铍是原子反应堆中最好的中子减速剂。为了防止中子跑出反应堆危及工作人员的安全,反应堆的四周得有一圈中子反射层,用来强迫那些企图跑出反应堆的中子返回反应堆中去。这样,铍的氧化物不仅可以把中子反射回去,而且由于它的熔点高,特别是能耐高温,成为反应堆里中子反射层的最好材料。

3.铍还是优质的宇航材料。在人造卫星中,卫星的重量每增加一公斤,运载火箭的总重量就要增加大约500kg。所以制造火箭和卫星的结构材料要求重量轻、强度大。而铍比常用的铝和钛都轻,强度是钢的四倍,而且铍具有很强的吸热能力,机械性也较稳定。

4.在冶金工业中,含铍1%~3.5%的青钢叫做铍青铜,它不仅机械性能比钢好,而且抗腐蚀性好,还能够保持很高的导电性。因此,青铜铍可用来制造手表里的游丝,高速轴承,海底电缆等。

5.由于含有一定数量镍的铍青铜在受撞击时不会产生火花,所以铍可用作制作作石油、矿山工业专用的凿子、锤子、钻头等,进而防止火灾和爆炸事故。此外,含镍的铍青铜由于不受磁铁吸引,可用于制造防磁零件。

铍对人体的毒害

在铍的化合物中,氧化铍、氟化铍、氯化铍、硫化铍、硝酸铍等具有较大的毒性,而金属铍的毒性相对较小些。铍进入人体后,难溶的氧化铍主要储存在肺部,从而引起肺炎。可溶性的铍化合物主要储存在骨骼、肝脏、肾脏和淋巴结等处,它们可与血浆蛋白作用,生成蛋白复合物,进而引起脏器或组织的病变而致癌。此外,铍从人体组织中排泄出去的速度非常缓慢,所以在接触铍及化合物时一定要格外小心。

接触控制

在制作铍工艺品时,一定要做到密闭化、机械化,尽可能采用湿式作业,避免高温加工。在排放含铍空气时,应经过净化处理后再排放,还必须做好含铍废气、废水、废渣的处理,要尽量做到回收及综合利用。只有这样,才能避免人体接触铍及化合物的污染。

4.失踪的化肥

化肥是农作物催化剂,可以帮助蔬菜粮食健康的、快速的成长。

有一位商人批发了一批化肥,当他核对数量时,突然发现有几百斤的化肥神秘失踪了,他明明记得在装车的时候数量是对的,为什么会少了这么多?是被人偷走了?还是另有原因?最后他找了一位资深的员工询问,这时他才知道,有一部分的化肥分解到了大气中。

因为这是一种氮素化肥,叫碳酸氢铵。由于夏天气温太高,加上空气潮湿,这种化肥就会所以化肥少了那么多。碳酸氢铵在20℃常温下基本不变,若一旦超过30℃,就会分解,生成气体逃到空气中。碳酸氢铵简称碳铵,是目前施用较普遍的肥料品种之一。碳酸氢铵17%左右,为白色细粒,结晶体,有强烈的氨臭味,易溶于水,肥效迅速,它的水溶液呈碱性反应。干燥的碳铵在20℃以下基本稳定,当温度升高而空气温度较大时易吸湿分解,造成氨的挥发而损失氮素。所以运输和贮存一定要操持低温干燥并包装严密,这样才不会导致其分解。

在一般的农家,碳铵是最见,也是农民最常用的一种化肥。不过要记住,这种化肥不能和钙镁磷肥或草林灰混合,因为后两种肥料都是碱性的,混合后会加速碳铵分解而损失氮素。碳铵也不宜与氯化钾混合放置过久,因氯化钾吸湿性大。碳铵可以和过磷酸钙混合,因过磷酸钙一般是酸性的,而且混合后有部分转变为磷酸铵,可减少铵的挥发,但是如果过磷酸钙含酸较高,容易吸湿,混合后堆放过久也会有氨的挥发,所以在混合后,要尽快施用。

一般在秋冬低温季节为农作物施肥最为适宜,而且施用碳酸氢铵要比施用尿素效果好。因为他的肥效较快,可提高利用率,效果明显。碳酸氢铵属于铵态氮肥,施入土壤后能被作物直接吸收利用。而尿素属于酰铵态氮肥,需要在土壤中尿素细菌分泌的脲酶作用下转化成铵态氮才能供根系吸收。在这里,尿素转化的速度主要取决于当时的土壤温度。正常情况下,施入土壤中的尿素全部转化为铵态氮,在地温为10℃时需要7~10天,20℃时需要4~5天,30℃时仅需要2~3天。可见,作物冬季或早春追肥,施用碳酸氢铵比尿素见效快;如果施用尿素,还往往会因为肥效发挥缓慢而影响作物生长。碳酸氢铵在温度低于20℃的情况下极少挥发,施入土壤后,铵离子能被土壤胶体迅速吸附,其吸附力是尿素的8倍。因此,不易随水流失。而尿素施入土壤后,在未转化为铵态氮之前,呈分子状态存在,很难被土壤胶体吸附,容易流失。另外,有人做过试验,冬季麦田追施碳酸氢铵,其效果比在高温季节施用提高1~1.5倍。所以,在选用的化肥的时候,最好选择温度较低的季节。

5.白纸里也有秘密

我们看电视也会经常发现,很多人挣来抢去却发现抢来的密书是一张白纸,却不知道其中的奥秘。而白纸里真的可以藏秘密吗?

喜欢看《还珠格格》的朋友肯定都记得,有一次皇上出巡得到一张密书,而打开一看却什么都没有,白纸一张。后来被聪明的紫薇破解了其中的秘密。

抗日战争时期也有过密书的故事。地下党为了把消息安全地传递出去,写了一封“空白”的密信,正是这封“空白信”挽救了无数人的生命。

你知道这到底是怎么回事吗?原来,这张白纸并非无字,而是白字,是用醋写的。用醋在白纸上写字,晾干后不会留下任何痕迹。醋的主要成分是醋酸,属于有机物,有机物的汁液干了之后会变得透明,用微火加热,透明的汁液又会变成棕色。和上文提到的“火焰写字”差不多,用稀硫酸在白纸上写字,干了之后什么都没有,但在火上微微加热,稀硫酸遇热就会生成黑色的物质。柠檬或番茄汁因为它同样富含碳元素也可以作为隐写墨水。

用醋、稀硫酸、柠檬、番茄汁等写的字可以在火上微微加热;而蘸了淀粉溶液写字,解密药水就是碘酒了;如果换成酚酞溶液,氢氧化钠溶液就是“解密药”了。

大家要一定要分清化学醋与天然食用醋的区别,日本一家酿醋世家的老板说,自然发酵的醋,外观有沉淀物,装在瓶子里的醋,拿起来摇几下,泡沫会“缓慢”地消失,而化学醋的泡沫,你摇动时会“很快”消失。

醋有很多我们不知道的功效:不仅促进身体对营养物质的消化、吸收,排出代谢毒素,而且促进细胞的新陈代谢,从而起到美容养颜、轻身塑体的功效。

但是并不是所有醋都有这种效果的,醋的制造方式不同,对人体产生的影响也是不同的。醋的制造方式主要分为三种。

一种是选用天然的原料,如糯米等发酵而成,生成在体内分解氧化的各种有机酸,再分解出对身体有益的碱性物质与各种矿物质,对肠道蠕动、便秘、美容养颜、燃烧脂肪等都有一定的功效。

一种是人不能食用的化学醋,主要由冰醋酸为原料,添加色素、香料等调味料制成,不经过发酵酿造。但是这种醋吃进体内呈酸性,但会破坏消化系统。

还有一种介于天然醋与化学醋之间的醋,原料是米,利用酒精快速转化,加入果汁、米醋、糖汁后,约三天到一个星期即可制成。但这种合成醋进入体内也是呈酸性的,虽然其口感和天然醋相似,但是其效用却远远赶不上天然醋。

那么天然醋的特点是什么呢?

1.天然醋的瓶内会有沉淀物,合成醋则没有沉淀物。

2.天然醋颜色会随着存放时间越久而变的越来越深,合成醋则不会。

3.打开瓶盖闻闻看,天然醋味道芳香,合成醋有呛鼻感觉,会使人打喷嚏。

4.在舌尖尝尝看,天然醋不会有刺激的感觉,合成醋则有刺激感,很难入口。

醋的其他的妙用

1.有专家介绍,用醋浸泡足,能促进机体的血液循环,解除疲劳,帮助入睡,有效治疗失眠。但使用醋泡脚,必须要用优质醋,禁用化学醋。水的温度一般是脚能承受的热度为准,水应淹没踝关节,每次浸泡10分钟即可。但是高血压或心脏病的老人要慎用。

2.在醋内加上两滴白酒和一点盐,可使醋变得很香。

3.在煮肉或马铃薯时,加上少量醋就容易炖烂,味道亦好。煮甜粥时加点醋,可使甜粥更甜。

4.用适量醋擦皮鞋能使皮鞋光亮持久。

5.用醋涂擦用旧了的铜、铝器等,后清洗,就能恢复光泽。

6.宰鸡杀前20分钟,给鸡灌上一汤匙醋,可便于拔鸡毛。

7.玻璃上的油漆,用醋浸软后一擦就掉。

8.丝品洗净后,放在加入少量醋的清水中浸泡几分钟,晾干后光泽如新。毛料衣服磨光的地方,用一比一的醋水抹,经熨烫亮斑即可消失。

9.醋还有消毒杀菌作用,用醋蒸熏房间,能杀菌防流感。

10.每天用二比五比例的醋水溶液,加热后洗头可防治脱发,头屑过多。

11.用醋调石灰粉,每日俩次涂敷腋下,能治疗狐臭。

6.化学让纸上开出花来

明明就是一张白纸,可在水里泡上几分钟,竟然变成了一幅栩栩如生的鸳鸯戏水图。这其中的奥秘在哪里呢?

今天朋友给我表演了一个魔术,她说她可以让一张白纸自己画出一张画来,我当然不信,可等朋友讲一张白纸放在水里泡了几分钟后,奇迹竟然出现了,刚才明明就什么都没有的纸上,现在竟然出现了一幅栩栩如生的鸳鸯戏水图。这其中的奥秘在哪里呢?

原来,画画的墨水是用硼酸勾兑出来的。墨汁干了就看不见了,放到水里就又会显现出来。

关于硼酸

1.玻璃和玻纤,可以降低粘度、控制热膨胀、阻止失透、提高化学稳定性、提高抗机械冲击和热冲击能力。氧化硼在低钠高铝的情况下表现为良好的助溶性,对硼硅酸盐玻璃来说很重要。

2.对于陶瓷、搪瓷釉料,氧化硼是很好的助熔剂和网络形成体。高硼熔块熟化快,形成光滑釉面的速度快,有利于着色。

3.阻燃,硼酸单独或者与硼砂一起使用,对减少赛璐璐绝缘材料、木器、床垫中的棉花胎的可燃性有特殊的效果。

4.冶金,硼酸可防止金属焊接的表面氧化,也是硼铁合金的原料。

5.硼酸还可作为防锈剂、润滑剂和热氧化稳定剂、刹车油、金属加工液、水处理剂和燃料添加剂。

6.粘结剂,制造瓦楞纸粘结剂的成分之一就是硼酸,同时也是制造酷蛋白和糊精粘结剂的胶溶剂。

7.个人保健品,国家医药级(NF)硼酸用于化妆品、卫生用品及药品中。还可用作抑菌剂。

8.核工业,硼-10同位素是高效的吸收剂。因此在核电站的安全方面也发挥作用。

9.硼酸在医学上为外用杀菌剂、消毒剂、收敛剂和防腐剂。对多种细菌、霉菌均有抑制作用。可用于皮肤、粘膜、伤口、口腔、等冲洗消毒,也可用于耳炎、烧伤、烫伤、湿疹等。但是禁内服、慎用于婴幼儿。

其他应用:染料稳定剂、电镀、电解电容器、皮革处理、油漆、翻砂铸造、纺织、木材防腐、杀虫剂等。

硼酸是有害物质,工业生产中,可能会引起皮肤刺激、结膜炎、支气管炎,一般无中毒现象发生。口服引起急性中毒,主要表现为恶心、呕吐、腹痛、腹泻、脱水、休克、昏迷或急性肾功能衰竭等,严重者甚至可致死。硼酸易被皮肤吸收,出现大量的鲜红色疹,重者成剥脱性皮炎。

急救措施

1.皮肤接触:脱去污染的衣着,用大量流动清水彻底冲洗。

2.眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水彻底冲洗。

3.吸入:脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难,及时输氧。

4.食入:大量喝温水,催吐,洗胃,排泄。

5.危险特性:受高热分解放出有毒的气体。

6.消防人员须穿全身防火防毒服,在上风向灭火。

7.隔离泄漏污染区,限制出入。处理人员戴防尘面具,穿防毒服。清扫时要用砂土、干燥石灰或苏打灰混合。若大量泄漏,用塑料布、帆布等覆盖。

7.啤酒为什么会有泡沫

你喝啤酒的时候,有没有别暴脾气的啤酒给喷上一身酒水,有没有想过它为什么如此“暴躁”?

在炎热的夏天喝啤酒是很好的解渴消热的方法。急性子的人,把瓶子拿得很高,有点像倒大碗茶似的,让啤酒水柱冲向杯底,结果总是倒满一杯泡沫,泡沫流淌得一桌子,待泡沫消失后,杯子里的啤酒却所剩无几。打开啤酒瓶盖时还经常看到啤酒向外喷沫,有时还像喷泉一样喷出来,这是为什么呢?

一般来说,啤酒装瓶时都留有一定的空隙,啤酒在装瓶加压下溶解有大量的二氧化碳。

倒出得时候压强减小,气体溶解度下降,二氧化碳就跑出来了,所以打开时只要轻轻摇晃,气体就形成泡沫从啤酒瓶里溢出来。

也有研究发现,啤酒的泡沫与麦芽也有一定的关系。因为酿造啤酒的重要原料是大麦芽,而大麦在成长、收割、储藏期间一般是多雨的季节,大麦一旦受潮,极容易受到各种微生物的污染,使几十种霉菌得以繁殖,用它来酿造啤酒便产生了一些泡沫。当然,这些霉菌对人体并没有什么危害,有的甚至还是有益的。据研究发现,啤酒含有十几种人体所需的氨基酸和维生素,能产生大量的热量,极具营养价值,所以啤酒被称为液体里的面包。

啤酒、香槟、可乐等碳酸饮料,都含有大量的二氧化碳。若不密封,二氧化碳会慢慢分散到空气中去,这也正是往杯中倒啤酒带来麻烦的原因。内行的人会将杯子尽可能的倾斜,将瓶口紧靠杯沿,让啤酒缓慢地沿杯壁流向杯底,随着杯子里啤酒增多,再徐徐将杯子倾角调到竖直的位置,这样可以倒满一杯啤酒而不产生多少泡沫。人们还不无调侃的把这种倒酒的方法戏称为:“歪门斜倒(邪道),杯壁(卑鄙)下流,改斜(邪)归正。”

为什么要倒酒的时候要倾斜而不能垂直呢?要回答这个问题得从气体的溶解度开始研究。二氧化碳溶解到水中的量,通常用单位体积水能溶解多少体积的二氧化碳来度量,称为溶解度,是同温度和压强有关的量。温度低时溶解度大,高时溶解度小。在高压下溶解度大,低压时溶解度小。如果在高压强条件下新鲜啤酒突然减小压强,就会分离出二氧化碳而冒泡。在密闭的容器里,冒出的气泡使容器内的压力升高后,达到高压下溶解度,气泡就不再冒了。因为容器里压力较高,我们在开啤酒或香槟的时候经常听到“啪”地一声。

历史上有过一则有趣的关于香槟的故事。上世纪伦敦的泰晤士河床下打了一条隧道,当隧道竣工时,当地政界人物在隧道里举行庆典。令人扫兴的是发现带到隧道来的香槟酒都跑了气而无味。然而当庆典过后人们走出隧道回到地面时,不幸的事发生了,酒在肚子里发胀了,气从鼻子嘴里不断冒出来,有的人穿的马甲被胀开,有的人还不得不重新返回隧道以减轻痛苦。

为什么会产生这种现象呢?是因为比地平面低数百米的隧道气压较高,二氧化碳溶解度也高,所以香槟酒就像跑了气一样无味。而等回到地面,气压低了,二氧化碳分离出来,把绅士们的肚子撑了开来。

还有一种情况是啤酒静止在杯中时,上层压强略小于杯底,所以也是表面冒泡稍多。但是如果杯里的啤酒产生了不均匀流动,各点上的压强就会不同,从流体力学知道,沿一根流线,速度大的局部压强小。这些速度大的地方便会产生大量的二氧化碳气泡。大家可以做一个实验,取一杯静止的新鲜啤酒,我们看到它基本上不冒气泡。如果用一根筷子一搅,就会发现在筷子运动的尾部会冒出大量气泡,正是那里压强较低的缘故。如果把筷子在杯里作圆形搅动,使杯中啤酒旋转起来,拿出筷子,啤酒在杯中形成漩涡,理论分析知道漩涡中心压强小,所以那里还有一串气泡。在江河里游泳的人会有亲切的体会这种现象,不下心游到漩涡边上是得出危险的,因为很容易被吸进去。

所以在我们倒酒的时候要尽量减小啤酒杯中液体的相对速度,尽可能使注满杯子的过程变为准静态。前面说的急性子的人大大咧咧的倒酒就会使啤酒柱有较大的动量,从而杯中的啤酒速度差加大,而且形成大量的小漩涡。而倾斜着倒,一方面降低了啤酒从瓶口到接触杯子这段落差,使啤酒入杯时的动态减小,减少冒沫的量。

8.茶水也能变成墨汁

我们常喝的茶水,竟然可以变成黑乎乎的墨水,而更神奇的是“墨水”还可以变成茶水,你信吗?

我们日常生活经常喝茶,有龙井、铁观音、茉莉花等,各种各样的茶水颜色,但没有一种茶水是黑色的,然而有些魔术大师却可以将两杯混合的茶水变成了黑色。

原来,魔术大师在水里做了手脚,将其中的一杯放了绿矾。茶水里含有的单宁酸(鞣酸),与绿矾能发生化学反应,生成一种蓝黑色物质单宁酸铁。它被用于处理工业上澄清浊水的混凝剂,可以处理含铬及含镉的废水,还被用作还原剂及催化剂。医药中可用作补血剂及局部收敛剂。

另外的方法是事先在茶杯盖内侧涂一些三氯化铁溶液,干净的毛笔要用饱和草酸溶液浸湿。将少许茶叶放入透明的茶杯中,倒入开水。然后盖上摇晃,茶也会变成“墨汁”。待用浸满草酸的毛笔蘸这杯“墨汁”准备写字,奇迹出现了,“墨汁”又重新变成了“茶水”。

原因是因为茶水中含有鞣酸(单宁酸)而,鞣酸能与三氯化铁反应生成黑色的鞣酸铁沉淀,于是茶水变成了“墨汁”。而草酸能与鞣酸铁反应会生成无色的可溶物,于是“墨汁”又变回了“茶水”。

关于单宁酸(鞣酸)

经常性地大量饮浓茶,就会伤身,尤其是老年人。

1.造成胃液稀释,不能正常消化,从而产生消化不良、腹胀、腹痛等症状。

2.阻碍人体对铁的吸收,表现为缺铁性贫血。

3.易产生便秘症。

普洱茶和藏茶含量较少,老人小孩都可以饮用。

在铁锅里煮的绿豆以后锅会变黑;苹果用铁刀切了以后,表面也会变黑。这是因为绿豆、苹果与许多水果的细胞里,都含有鞣酸。鞣酸能够与铁化合,生成黑色的鞣酸铁。

单宁酸的作用

1.单宁酸对眼镜蛇等毒素有很强的解毒作用,也可用于清洗毒蛇咬伤的伤口。

2.青柿子粉单宁能阻止细菌生长,可减少龋齿的形成。

3.RG单宁酸可和其他抗菌药联合使用,治疗肠道细菌传染病。

4.可抑制突变,对防止皮肤癌和皮肤老化有效果。

关于绿矾

又称:硫酸亚铁晶体。可做净水剂、治疗血液病等。

绿矾的药用价值

1.脾弱黄肿。用二斤淘米水泡过两夜的苍术、四两黄酒曲炒成赤色,加绿矾一斤,拦醋,晒干,火煅,研细,再加醋和糊成做成丸子,与平胃散同用,亦治肝气胀满。

2.喉风肿闭。用绿,拌入醋中,晒干,研末吹喉部。痰涎流出后,用姜末少许,放在茶内漱口咽下。

3.眼睛红烂。用红枣去核加绿矾,煨熟,加水两碗、桃柳心各七个,一起煎浓。外敷眼睛。

4.疟疾呕吐。用绿矾,泡过的干姜,共研为末,醋汤送下。

5.便秘。用绿矾一钱,巴霜二个,同研细,放入鸡蛋内搅匀,煨熟,同酒吃下。

6.白秃头疮。用绿矾和楝树子炼研涂搽。

7.耳生烂疮。用枣子去核,加入绿矾,火煅后研细,用香油调敷。

8.烧伤。用凉水冲绿矾粉浇伤处。

关于草酸

草酸属于酸性物质,吃过多含草酸食物可能会中毒,过量摄入草酸还会造成结石。

草酸和钙、锌发生化学反应生成的草酸钙和草酸锌,影响钙与锌的吸收。可导致儿童骨骼、牙齿发育不良,会影响智力发育。

取一些草酸,用温水配成的溶液在锈渍上擦即可。草酸可以除锈,但有一定毒性。皮肤接触草酸后,容易腐蚀手应及时用水清洗。草酸对不锈钢也有较强的腐蚀性。

9.化学与食物的关系

各种食物的味道不同,所富含的营养价值也不同。我国古典哲学世上万物相生相克。当然食物之间也会相克。

像动物肝类、蛋黄、大豆这些富含丰富铁质的食物不能与富含维素多的芹菜、甘薯同吃,也不宜与含草酸多的蔬菜如菠菜同吃。因为纤维素与草酸都会影响人体对铁的吸收,此外,在人体必需的微量元素中,更有许多拮抗现象存在。这些拮抗现象,往往通过含有互相拮抗元素的食物的吸收相互代谢,造成这些元素的积蓄或缺乏而表现出来,如锌与铝、锌与铁、锌与钙等。它们的含量在人体中都有一定的比值,比值变化,说明对应元素的过量和不足。当对应的元素过量或不足时都可能造成一定的后果。

食物的相克是指食物之间(包括各种营养素、化学成分)所存在的拮抗和制约的关系,如搭配不当,会引起中毒反应。中毒反应一般呈慢性过程,往往在人体的消化吸收和代谢过程中,降低营养物质的生物利用率,从而导致营养缺乏,代谢失常,产生疾病。所以,在安热电厂膳食时应该趋利避劣,提倡合理配餐,避免食物相克,提高人体对营养物质的吸引,这对天维持人体正常代谢有着十分重要的意义。

狗肉忌绿豆——同食会肚胀,伤元气,吃几颗空心菜可以治愈。

糖精忌甜酒——同食会中毒,用甘草20克用水冲服。

蒜忌地黄——同食会影响营养吸收。

栗子忌鸭肉——同食会中毒。

牛奶忌糖——牛奶在加热的情况下能与果糖反应,产生有毒的果糖氨基酸,有害人体。

大蒜忌大葱——同食会伤胃。

羊肝忌竹笋——同食会引起中毒。

豆腐忌小葱——豆腐含钙,小葱中含一定量草酸,二者共食,结合成草酸钙,不易吸收。

西瓜忌羊肉——同食伤元气,可以用甘草100克煎水服。

菠菜忌黄瓜——维生素C丰富的食品搭配合吃,就会把维生素C破坏尽。

蒜忌狗肉——同食会引起中毒,可以用人乳、鼓汁治疗。

黄瓜忌芹菜——同食会减少营养成分的吸收。

花生忌黄瓜——同食会伤身,可以用地浆水解毒.也可以吃霍香丸。

麦冬忌鲫鱼——同食会中毒,可以用地浆水解毒。

柿子忌螃蟹——同食会生病、中毒。

蜂蜜忌大米——同食会胃痛。

芹菜忌甲鱼——同吃会中毒,可以用橄榄汁解毒。

味精忌鸡蛋——鸡蛋也含谷氨酸,炒鸡蛋放味精,会破坏和掩盖鸡蛋的天然鲜味。

虾皮忌红枣——同食会中毒。

鸡肉忌芝麻——同食严重会死亡,用甘草用水煎服。

鹅肉忌柿子——同食严重会死亡,可以用绿豆水煎服。

巧克力忌牛奶——这两者同食易结成不溶性草酸钙,还会出现头发干枯。

羊肝忌红豆——同食会引起中毒,可以用鸡屎白解毒。

牛奶忌果汁——果汁属于酸性饮料,能使蛋白质凝结成块影响吸收,降低牛奶的营养。

牛奶忌橘子——刚喝完牛奶就吃橘子,影响消化吸收,而且还会使人腹胀、腹痛、腹泻。

豆浆忌红糖——红糖的有机酸和豆浆的蛋白质结合产生变性沉淀物,降低了营养价值。

萝卜忌木耳——同食会得皮炎。

西红柿忌地瓜——同食会得结石病,呕吐、腹痛、腹泻。

柿子忌土豆——吃土豆,胃里会产生盐酸,柿子在胃酸的作用下沉淀,难消化不易排出。

黄豆忌猪血——同食会消化不良。

西红椅忌猪肝——猪肝使维生素C氧化脱氧,使其失去原来的抗坏血酸功能。

猪肝忌菜花——菜花含的纤维素中的醛糖醋残基与猪肝的铁、铜、锌等微形成螯合物。

蜜忌豆腐花——同食会引起耳聋,吃绿豆可以治疗。

猪肝忌豆芽——猪肝中的铜会加速豆芽中的维生素C氧化,失去其营养价值。

大枣忌鱼忌葱——同食会消化不良。

西红柿忌胡萝卜——维生素C丰富的食品搭配合吃,就会把维生素C破坏。

酸牛奶忌香蕉——同食易产生致癌物。

牛奶忌韭菜——牛奶与含草酸多的韭菜混合食用,就会影响钙的吸收。

豆浆十鸡蛋——鸡蛋中黏液性蛋白易和豆浆中的胰蛋白酶结合,不易吸收。

碱忌粥——维生素B、B、尼克酸和维生素C在酸性中很稳定,12在碱性环境中易被分解。

鱼肉忌西红柿——食物中的维生素C会对铜的析放量产生抑制作用。

西红柿忌黄瓜——黄瓜中含有维生素C分解酶,同食可使西红柿中的维生素C遭到破坏。

水果忌萝卜——同食容易患甲状腺肿。

胡萝卜忌白萝卜——胡萝卜含的抗坏血酸酶破坏白萝卜的维生素C,使营养价值降低。

一般说来,食物的转化和协同对身体大多都有利,但有着拮抗作用的食物搭配就会损害人体的健康。为了能使大家更进一步了解食物的拮抗作用,我们以下面的例子来说明。

磷钙相克。比如人们现在经常采用的牛奶加汉堡包或三明治的膳食搭配就非常的不恰当当。因为牛奶里含有大量的钙,而瘦肉里则含磷,这两种营养素不能同时吸收,医学界称之为磷钙相克。

草酸与钙相克。我们经常食用的豆腐和菠菜,这两种食物就有能同时食用。因为菠菜中含有的草酸较多,而豆腐则有丰富的钙质,这两种食物的结合容易合成不溶性钙盐,人体有效吸收。还有含钙丰富的海带、发菜不宜与花菜、厚皮菜等同吃,因后者含草酸较多,两者混合食会降低钙的吸收率。

纤维素与锌相克。像牡蚜等海生的软体动物不宜与蚕豆、玉米制品或黑面包同吃,因为牡蚜富含丰富的锌,而蚕豆等则是高纤维食品,两者同吃能使锌的吸收减少65%~100%。所以在饮食搭配上,一定要搭配合理,只有这样才能保证人身对营养物质的吸收。

10.从炼金术发展出的化学医学

早在公元1818年,在伦敦处方书中就有胆汁、血、公鸡冠以及木虱等,当时的人们把它们作为口服的药物。这些药物中很少取自矿物,因为古希腊哲学家和中世纪学者们对于化学物质及其特性都不大感兴趣。但是到了古代后期及中世纪,炼金士们研究了在炼金的过程中研究了许多化学问题,并且其中有些人对炼金术在医学上的应用发生了兴趣。

炼金术对化学与医学的研究在帕拉塞尔苏斯(Paracelsus,约公元1493~1541)时达到了顶点。他把医学和炼金术结合起来成为一种新的医学化学科学或当时称之为的医疗化学。历代炼金术一方面同化学工艺有联系,另一方面又与神秘宗教有联系。因此,在一个宗教动荡的时期,当时也是工艺传统正在逐渐成熟的时候,在炼金术领域里的这种发展。这种医疗化学的提出与同时代的著名的哥白尼的革命,新教徒的改革,以及血液循环学说同时兴起,这也许不足为奇,但却影响深远。

在医学上,帕拉塞尔苏斯提出一种人体本质上是一个化学系统的学说,这一新常说摒弃了以往人体健康由四种组织体液所决定的观点。这个化学系统由炼金士的两种元素即汞和硫同他自己所增加的第三种元素盐所组成。在他看来,疾病可能是由于元素之间的不平衡引起,正象盖仑派医生们认为疾病是由于体液之间的失调所引起的一样。帕拉塞尔苏斯还指出平衡的恢复可以用矿物的药物。例如,他给贫血的病人服用铁盐,因为铁是同行星火星相联系的,而血和铁的战神又同火星相联系的。

疾病的行为具有一种高度的特殊性,这是帕拉塞尔苏斯的学说的另一种观点,同时该学说还认为每种疾病都有相应的化学疗法。因此帕拉塞尔苏斯反对旧时的含有许多成分的万灵药,而是主张服用单一的物质作为药剂。这样一个转变促进了对于专科疾病的研究,并有助于把有益和有害的药物加以区别。而复合的万灵药则难以作出这样的区别,因为它中间的任何一个成分都可能是有益或者是有害的。

十七世纪前半叶,法国的冶金学者詹·雷伊(Jean Rey)是最早提出化学变化机械论学说的化学家之一。人们久已知道,金属在空气中加热会增加重量并形成灰渣。为了说明这种现象,雷伊于公元1630年提出空气具有重量并在加热时被金属吸收的说法。但他并没有想到的这个过程是空气与金属的化学结合,而他却把它看作是一种机械的混合,如同干燥的东西因吸收水分而变得更沉重一样。

雷伊认为,金属重量的增加来自空气,因为空气与金属灰互相混合,而附着在它的最小的微粒上面。这正如将沙子倒入水中,在不断的搅动下,水润湿了沙并粘附在最小的沙粒上,使沙变得更沉重一样。

公元1674约翰·梅奥所著的《医学自然科学五论》综述并扩充了以往人员的研究工作。梅奥认为呼吸和燃烧所不可缺少的空气中的生命所需要的部分是由某种“氮-空气微粒”组成的。这些微粒存在于硝石中,因为火药没有空气也会燃烧。硝酸中含有这些微粒,因为锑用硝酸处理后或者在空气中加热时会产生相同的物质。在两种情况下所得到的产物都比原来的锑为重,这种重量的增加是由于吸收了“氮——空气微粒”的结果。在呼吸时,这种微粒也被血液所摄取,并且它能同血液中的一种不可燃烧的“硫的”微粒相结合而产生动物体热。

梅奥还认为空气不可能只是两种气体的混合物,而是“氮——空气微粒”同其他惰性微粒的混合物。他把空气设想为一种元素物质,而“氮——空气微粒”则附着在空气的微粒上面。空气的微粒就像个小小的弹簧,而当“氮——空气微粒”因燃烧或呼吸而从微粒上去掉之后,空气微粒就丧失了某种弹性,体积因此缩小。梅奥的这一见解与现代关于氧的化学与生理作用的概念有所不同,但当时他却曾预言过这个概念。

梅奥是个机械论哲学的信徒,所以在他看来,“氮——空气微粒”的活动大部分是机械性的,而不发生特殊的化合作用。他认为,铁的生锈是由于“氮——空气微粒”的机械摩擦所致,而肌肉的收缩则来自微粒在肌肉中的迅速运动,饥饿则是由于这些微粒压迫胃壁所产生的痛觉。热与光是“氮——空气微粒”的迅速运动。就这样,梅奥把他的“氮——空气的灵气或微粒子”的观点提高到普遍元素的地位,如同炼金士与医疗化学家们的元素。

实际上,梅奥的许多观点都与医疗化学学说的机械论有很大的相似之处。和医疗化学家们一样,他认为自然界有三大基本元素,即氮——空气的灵气、硫和盐,他的氮——空气的灵气代替了炼金士的汞。正像炼金士认为金属是由汞与硫的相互作用所产生的一样,梅奥也认为化学变化一般地说是由氮——空气的灵气与硫相互作用所引起的。他认为,氮——空气的灵气与硫相互间进行着持久的斗争,而万物的一切变化都产生于相互斗争中,以及交替败亡时。

第二章 我的奇妙物理世界

1.比萨斜塔不倒之谜

意大利古城比萨大教堂的广场上,有一座著名的斜塔。它是在1173年由当时著名的建筑师博纳诺·皮萨诺负责建造的。当时,在塔建到了第3层的时候,塔身便呈现出了向一边倾斜的模样,为了安全起见,博纳诺·皮萨诺不得把进行到一半的工程停了下来。

94年后,建筑师焦旺尼·迪·西蒙内接手了这座塔的继续承建工作。他在修筑的过程中试图将已经显得倾斜的塔身重新调直,但是由于此时的塔身已经过高,计划失败了。1284年,迪·西蒙内死于战争中,建塔工程再度被搁置。

直到1350年,建筑师托马索·皮萨诺接手承建比萨斜塔的建设工作。在最终竣工时,因塔顶中心点已经偏离了垂直中心线2.1米,所以,人们也将其称为“斜塔”。

自建成600多年起,比萨斜塔不断地缓慢向南倾斜。据1911年以来所进行的系统测量表明,此塔平均每年向南倾斜大约1毫米左右。如今的比萨斜塔已经向南方倾斜了5.3米,其倾斜度已达5度6分。

为什么比萨塔的塔身会变得倾斜?早前,人们在进行地下钻探时得到的土样发现,塔基下面地表至地下10米的深度都是混砂层,10米至40米间则是含有许多结合水的粘土层,再往下则是含自由水的砂层,这层粘土层在建筑物的压力作用之下,部分的结合水被挤出来,并渗透于下面的砂层中,从而造成粘土层的压缩与沉降,从而使塔身发生倾斜。

当下面砂层的自由水被人为地抽汲而造成压力下降的时候,这种粘土层的压缩与沉降会大大地加速,从而引发塔身倾斜的速度比目前每年1毫米的速度更快。根据相关专家的测定发现,在当地人从砂层中抽取地下水使用时期,斜塔的倾斜速度曾经达到过每年2毫米之多,比普通时期高出了一倍。

后来,当地政府发现了这一问题,立即停止了抽汲砂层中的地下水,斜塔的倾斜速度才重新恢复每年1毫米的速度。

为什么这座塔会固定地向南倾斜?据比萨大学的一位老教授解释说,很可能是太阳造成的影响。意大利位于北半球,塔身南面的大理石受到日光的照射更为强烈,热胀冷缩下所产生的压力对下面的土层产生了不间断的冲击作用,从而使整个塔身不断向南倾斜。另外,斜塔位于比萨古城的北部,原来当地居民抽取地下水的位置在它的南面,南部地面的沉降也很有可能会造成塔身加速向南方倾斜。

目前,塔顶中心已经偏离垂直中心线近5米的距离了。但是专家们测算得出,如果按着目前的倾斜速度的话,比萨斜塔在未来200年内还没有倒塌的可能性。这是因为斜塔重心引力下的竖直线并没有超越其底面的缘故。一旦斜塔重心引力下的竖直线超越了自身的底面,很可能这座拥有近千年历史的古塔就要毁于一旦了。

比萨斜塔在建筑之初便已经出现倾斜,原是建筑业的败笔所在,却因祸得福地成为了世界建筑奇观之一,成为了世界著名旅游观光盛地。但是在上世纪九十年代,比萨斜塔却濒于倒塌,意大利政府曾一度将其关闭,并于1992年向全球征集拯救斜塔方案。

最终将比萨斜塔拯救的是一项看上去非常简单的新技术——地基应力解除法。其原理为,在斜塔倾斜的反方向,即北侧的塔基下面进行掏土,利用地基下沉的方法,使塔的重心向后移,从而使倾斜幅度减小。最终,这一方法在2001年6月正式产生效果,并使斜塔的倾斜角度重新回复到正确的安全范围内,关闭了10年的比萨斜塔又重新开放。而地基应力解除法也为各国的建筑学家所使用,拯救了许多濒临倒塌的古建筑。

2.失重

——人类福音

中国“嫦娥奔月”的传说自古以来便有,故事中的嫦娥在偷吃了灵药之后,顿时感觉到身体轻飘飘的,不由自主地飞上了天际,一辈子孤独地留在了月宫中终老一生。这则神无意中提到了我们今天认为的“失重”问题。

失重,顾名思义,便是物体失去了自身的重量所造成的一种现象。在完全失重的状态下,物体对其支持物完全失去了压力,从而可以静止地停留于任何位置上。哪怕是将茶杯倒过来,水也不会向外流出。握着东西的手松开后,东西也不会掉下来。人们一些常识性的东西也被颠覆:鹅毛可以沉入水底,铅球可以浮出水面,水银与水可以均匀地混合在一起,人可以如同神话中的孙悟空一般,不费吹灰之力便可以推倒一座大山,一个跟头可以翻越十万八千里人。想睡觉的时候,再也不需要床了,想躺着就躺着、想站着就站着,悬浮状态下睡着也不是不可能。

我们已经对失重状态有了一个大致的了解,再回过头来想一下我们的问题:物体在哪种情况下才会呈现为失重状态呢?一是当地球对物体的吸引力失去之后,二是在地球引力的作用之下,物体无阻挡地呈现自由落体时,这两种情况都会出现失重状态。拿一般人所熟悉的电梯来说,当电梯静止下来时,人对电梯的地板所产生的压力便是人的重量。但是如果电梯的缆绳突然中断,电梯与人以同样的速度自由下落时,电梯将不会再阻挡人,人也不会再对电梯产生压力。如果此时对人的体重进行称量的话,我们会发现,人的体重为零。这种情况下,电梯便呈现为了失重状态。

许多科学家在进一步的研究之后发现,利用失重状态,可以在宇宙空间生产、制造出各种不同的优异材料与产品。这是因为失策世界中那些优越的条件是地球无法模拟的。没有轻重之分、不同成分的液体可以融合在一起,不会发生分层现象,更不会产生冷热对流作用。冷却后的制作品的结构会极为均匀、细密。利用这一点,我们可以冶炼出丝毫没有内部缺陷的合金与复合材料。如果向液态金属中充气的话,便可以得到像木材一样轻、质地比钢铁还要坚硬的泡沫金属;而目前宇航事业与现代建筑事业对泡沫金属有着极大的需球。在失重状态下,液态金属可以像水银一般,自然而然地形成圆球,所以,制作出来的滚珠都是呈现为滚圆状的,从而获得最佳状态的滚球轴承。

在失重的条件下,不管是固体还是液体,都可以自由地悬浮于空中。如此一来,冶炼金属时,便不再需要盛放冶炼材料的容器,因为材料可以自己在失重状态下形成最佳的状态。如此一来,冶炼的过程便不会受到容器耐温能力的限制,从而冶炼出各种难以熔化的金属;更可以使最终的材料不受到容器化学成分的影响,从而冶炼出高纯度、表面完整的材料。

在失重状态下,人们还能冶炼出细得需要用放大竟才可以看得见的金属丝与薄得近乎透明的金属膜。科学家们在太空宇航站中生产出来的蓝宝石“针”,可以在每平方厘米之内承受2吨重的压力,其强度也比地球上的同类物质要高出10倍。随着宇航事业的深入发展,失重的世界将会给我们带来越来越多地球上无法获得的好处。

3.风筝引下天空的闪电

在18世纪50年代以前,人们对于雷电有着恐惧之情,每次出现的雷电交加的现象时,人们都会感到十分害怕。那时的人们,将雷电看作一种上帝发怒时发出一吼叫声。然而,富兰克林的出现,使得人们消除了对雷电的恐惧以及神秘感。

一次,在富兰克林在做实验的时候,当时他使用的是莱顿瓶放电,当时在实验的过程中,发出了电火花闪光与劈啪声,这时富兰克林突然将其与电闪雷鸣联想到一起。之后,他针对这一现象,将天空中出现的雷电现象与莱顿瓶放电相互比较。将这两者做了比较之后,富兰克林发现,这两者之间,都能够发出相同的光色,其中是锯齿般的形状,这些发出的光色能被通过金属、水或者冰进行传导。并且还能够将比较容易燃烧的物品点燃,还将能够将金属熔化,破坏磁性,杀死动物。

一天,富兰克林想通过几个莱顿瓶的连接所发出来的电,将鸡杀死。然而,他却无意间碰到了莱顿瓶,当时富兰克林就被这些瓶子发的电击昏了。虽然,这些实验存在着危险性,但是富兰克林却坚定决心,去捕捉天电。

那么,应当如何将天电进行收集呢?由于莱顿瓶能够将电储存起来,因此,富兰克林第一个想到的就是莱瓶。找到了储电工具,接下来的问题就是如何将天电储存到莱顿瓶内。富兰克林想了许多办法,都通不过。

正当富兰克林为此感到苦闷时,却突然想到了风筝。之后,他就用两根非常轻的木头做成了一个十字架,再将一块丝绸与十字架相连,将丝绸块的四周紧紧绑在十字架的末端。于是,一个大风筝被做了出来。为了能够将天电引到莱顿瓶中,接着,富兰克林又用一根铁丝固定在十字架的顶端,这根铁丝超出了木架大约20厘米,将铁丝的末端与拉风筝的丝线连接。这样,就可以更好的将天电引下来。剩下来的工作,就是等待雷电交加的天气了。

到了1752年7月的某一天,当时富兰克林生活的城市上空,布满了阴云密布。富兰克林看到这一现象时,他高兴拿起大风筝,与莱顿瓶,到达了田野之中。很快,大风筝在强风的带动下,风了起来。

过了没多长时间,天空就出现了电闪雷鸣,并且随之而来的倾盆大雨,将富兰克林的衣服都淋湿了。此时,富兰克林只好用干绸巾包住牵着风筝线的手。而且,他还在风筝的线上挂上了一把铜钥匙作为引电用具。

此时的大风筝已经飞进了雷电交加的云层之中,富兰克林发现,丝在线的毛毛头全部都竖了起来。看到这一现象之后,他肯定风筝已经带电了。当他想用另一只手去触摸铜钥匙时,钥匙上却出现了一串串的火花。

富兰克林被电到了,可是他却不顾危险,让随其一起的儿子将莱顿瓶上的金属球与铜钥匙接近,此时天电已经接进了莱顿瓶内。经过了这件事情之后,富兰克林发现,收集起来的天电与发电机产生的电,具有相同的性质,只是天电放电更剧烈罢了。

后来,富兰克林还发明了避雷针,并且于1760年,被应用于费城的一座大数上,起到了很好的避雷效果。

富兰克林的实验,解除了人们对雷电的恐惧感,让雷电在人们的心目中不再是那么神秘。富兰克林用风筝将天电引了下来,还将避雷针带进人们的生活。

日常生活中,人们都知道这样的小常识,那就是如果被闪电击中,就会发生非常严重的后果,甚至还会出现生命危险。因此,当天空出现电闪雷鸣的时候,最好要远离那些导电物品。

大多数的人都知道,当楼层建筑太高的话,就很容易被闪电击中。因此,在现代高楼之上,都会安装避雷针。细心的人会发现,避雷针都会安装在建造物的最高点。也就是说,当闪电发生时,首先会接触到避雷针。闪电一旦与避雷针接触到,避雷针就会将闪电带有的电量释放掉,因此,保证了建筑物免受闪电的袭击。

这些说明,当出现闪电的情况时,由于闪电中带有大量的天电,如果被其击中,就会造成非常严重的后果。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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