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英科学家推家庭趣味实验:用冰块速冻汽水

时间:2007/3/30 12:14:33 来源:新浪网

  北京时间3月30日消息,据英国《每日邮报》报道,剑桥大学科学家克里斯·史密斯和戴夫·安思尔设计出一些有趣的DIY实验,如用冰块速冻汽水,制作潜水艇,发射木棒游艇等,任何人都可以在家里做这些实验。

  以下为维多利亚·摩尔挑出一些最棒的实验,及其工作原理:

  掉不下来的乒乓球

  实验用品:一个乒乓球和一个吹风器(喷嘴大小与乒乓球直径大致相同)或一根易弯曲的吸管。

  首先,一只手拿着吹风器,使喷嘴垂直向上并开使吹风,然后,另一只手将乒乓球放在喷嘴上方几英寸处,这时松开手,奇迹出现了,虽然乒乓球摇摆不定,但是却掉不下来,即使将吹风器倾斜着吹,乒乓球也没有下落的意思。其实也不一定要用吹风器,仅用一根易弯曲的吸管就可以了,不过前提条件是你的肺活量要足够大哦!

  其实这并没什么奇迹,只不过是柯恩达效应的一种体现罢了。柯恩达效应是指气流沿物体表面高速流过,遇到拐角时能附于其表面的现象。所以,如果乒乓球偏左,流过其表面的气流就会将其推回原位,看起来就像“一张看不见的吊床”。这一原理是由罗马尼亚物理学家亨瑞·柯恩达(Henri Coanda)发现的,现在已经用于飞机设计。

  导电粘液

  实验用品:玉米面、菜油、杯子、汤匙、一个气球或一些聚苯乙烯塑料。

  先将几大汤匙玉米面和适量菜油放入杯子中,搅拌均匀,使成粘稠状;再用气球或聚苯乙烯塑料在你的头上摩擦若干次,使充满静电;然后用汤匙取一些粘液,并向“充满电荷”的气球慢慢移动,这时注意观察粘液,你会惊奇地发现粘液变厚,并向气球缓慢地移动。

  为什么会这样呢?因为用头发摩擦气球,一些电子就会从头发转移到气球上,使气球带负电荷;淀粉与菜油在搅拌过程中也会使一个个淀粉微粒带上电荷,就像一个个小小的电池一样,有正极,也有负极。还记得古老的电荷原理吧,同性相斥,异性相吸,粘液之所以会移动,正是电荷在做怪。有两种解释:一种是所有淀粉微粒的正极都被吸向带负电荷的气球;还有一种解释是,由于淀粉微粒带上了电荷,它们彼此之间会吸引得更加紧密,于是看上去液体会变厚。

  面包变糖

  实验用品:一片普通白面包。

  这人实验再简单不过了,小孩子都会做,咬一口面包,开始咀嚼就行了,当面包被嚼碎了后,不要咽,继续嚼。不一会儿,你应该就会感觉到面包开始变甜了。面包为什么会越嚼越甜呢?让我们来分析下,面包是用面粉做成的,而面粉的主要成分是淀粉,淀粉分子属于多糖,多糖又是由许许多多的糖分子首尾相接组成的长链,但是,我们的身体不能以多糖的形式消化吸收。所以,当吃一些淀粉类食品,比如蛋糕、意大利面或马铃薯时,我们首先要用一种酶来对食物进行处理,这种酶就叫做淀粉酶。唾液中含有淀粉酶,当长时间咀嚼淀粉类食物时,淀粉酶就会产生作用,将多糖还原成单糖分子,每个单糖分子含有6个碳原子,换句话说,也就是葡萄糖。

  用冰块速冻汽水

  实验用品:一瓶未开口的碳酸饮料、一些冰块、盐。

  将冰压碎,再撒些盐进去,就做成一个临时的迷你冰箱了。可别小看它哦,结构虽然简单,威力一点也不差,它的温度可以达到零下18度呢!将一瓶汽水放入“冰箱”中降温到零下2摄氏度左右,并用温度计检测一下温度,然后打开瓶塞,让一些气体跑出来,但是小心不要让汽水也撒出来。只见不到10秒钟,汽水就结冰了,好神奇哦,为什么呢?这还要细细道来,水里面撒盐就变成了盐水,盐水的凝结点要低于0摄氏度(这就是为什么冬天我们会在马路上撒盐防冻的原因),同样的道理,含有二氧化碳的汽水凝结点也比不含二氧化碳的要低,这就是为什么刚开始,在零下2摄氏度时汽水不会结冰,但当放出其中的部分二氧化碳后就就会立即冻上的原因。

  制造魔力

  实验用品:一个空饮料罐、一块聚苯乙烯塑料布。

  将聚苯乙烯塑料布在头发上摩擦一分钟,再用这块布朝着空饮料罐挥动,罐子便会乖乖的向你靠来。这是由于电子(原子组成部分,带负电荷)在做怪。当摩擦时,电子可以被转移到接触的物体上。聚苯乙烯塑料布就是通过“窃取”电子的办法才具有魔力的。由于同性相吸,异性相斥,带正电荷质子不能移动,但带负电荷的电子却是可以移动的,所以当用带负电荷的塑料布朝着罐子挥动时,罐子上靠近塑料布一边的电子就会被排斥到另一边,使其一边带正电,一边带负电,正电一端正好被带负电的塑料布吸引,所以我们就会看到空饮料罐会向塑料布靠近了。

  感觉并不可靠

  实验用品:水、冰块若干、三个大碗或洗脸盆。

  第一只碗中倒冷水并放置几块冰,第二只碗中倒温水,第三只碗中倒热水(但不要太烫)。一只手放进冷水,一只手放进热水,一分钟后,两只手都放进温水里。这时,虽然两只手放在一碗水里,温度是一样的,但感觉却全然不同。热水里拿出来的手觉得冷,冷水里拿出的手觉得暖和或热。环境相同,为什么会有不同的感觉呢?这是因为我们的感觉是相对的,不像客观温度那么精确,利用这种感觉,可以测量环境的变化,这一测量的过程也叫做适应,这也可以解释为什么屎壳郎不知道自己臭。

  不是大脑的错

  实验用品:旋转椅、助手。

  坐在旋转椅上,弯下头直到一只耳朵被肩膀遮住,伸出腿,让一个朋友帮你旋转大约30秒,然后试着站起来走路,你将会前后方向摇摇晃晃。但是如果保持头垂直做这个实验,你将会左右方向摇摇晃晃。为什么会这样头晕眼花呢?原来内耳中包含着一些负责监控平衡的半圆型导管,当你坐在椅子上旋转时,导管中的液体会嗖嗖作响,当你停止旋转后,内耳中的平衡监控器还会认为你在旋转,并向大脑传递信息——你还在旋转,即使大脑认为你停止了运动。这样,大脑认识与内耳平衡监控器的感觉发生冲突,晕头转向也就在所难免了。

  制作潜水艇

  实验用品:容积两升的塑料瓶、水、密闭性良好的小袋子、铅块。

  塑料瓶里先装满水,再与密闭性良好的小袋子联系起来,这个小袋子就是你的潜水艇了——它应该刚好能浮在水面,如果潜水艇太轻的话,可以用适当的铅块进行调节。检查好以后,就可以进行潜水实验了。用力挤压塑料瓶,只见潜水艇神奇般地下沉了。

  这要用著名的阿基米德原理来解释:物体漂浮在水面的条件是,物体的体积必须比相同体积的水轻。当你挤压塑料瓶时,会对瓶中的水施加压力,而液体是很难被压缩的,所以压力被转移到了小袋子中。袋子里装着少量的气体(主要成分是氮气),压力会将氮气压缩,迫使小袋潜水艇的体积变小,密度增大,当潜水艇的密度大于水的密度时,就会下沉。现实中真正的潜水艇也是通过调节浮力舱中的空气体积从而实现潜水或上浮的。

  自己的流星雨

  实验用品:盘子、面粉、滤网、可可粉、“陨星”。

  用滤网筛选一些面粉放入盘子中,大约一英寸深即可,再筛选一些可可粉覆盖在面粉表面,这可以用来代表地球的上层土壤。将一些“陨星”投入盘子中,“陨星”会主面粉深处,而一些面粉会被扬起来,覆盖直径大约为5厘米的可可粉。这个实验生动地展现出流行现象对地球造成的影响,当流星撞向地球时,它不仅改变地表面貌,还会影响到地层深处。要知道,流行飞过大气层的速度约为声音的25倍——大约20,000英里每小时。当流星着陆时,这一能量会造成巨大的影响力,地层深处的土壤会被撞出,附盖在陨坑附近的地球表面上。

  发射木棒游艇

  实验用品:一根小木棒、小刀、一碗水、洗涤液。

  将小木棒折成Y形,放到一碗水中,在Y形船分叉处滴些洗涤液,你就会看到Y形船慢慢开动。这一现象可以用表面张力来解释,虽然水分子是连接在一起的,但当加入洗涤液时,它们之间的连接关系就会被打破。随着分子间的分裂程度越来越大,在表面张力的作用下,Y形船就会朝着碗的一边开动了。

  会发光的糖块

  实验用品:糖块、钳子、漆黑的房间。

  将食糖和钳子带入一间暗室,等大约两分钟的时间,以便眼睛能够适应漆黑的环境,并能对微量的光线产生足够的敏感度。然后用钳子碾碎糖块,就可以欣赏不可思议的发光糖块了。你应该能看到青绿色的闪光,这些光叫做摩擦发光。至于为什么会出现这种现象呢?虽然还没有形成完全一致的意见,但主流的解释是,当粉碎糖块晶体时,会产生许多带电荷的碎片,而当这些碎片重新组合的时候,就会闪光,看上去就像小型的闪电一般。(杨孝文)


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