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孩提时,我们都喜欢玩吹肥皂泡的游戏。在生活中,我们也看见过啤酒冒着气泡的情形。可是,你是否知道,就是这些小小的气泡,藏有许多奥秘,吸引着科学家们对它们进行不断的探索。
气泡里的奥秘
我们都知道水滴石穿的自然常识。其实,水流长时间冲刷造成石头的凹陷,就是气泡在起作用的结果。有人用高速摄影机,以每秒1500帧的速度对准水的液滴“着陆”的地方拍摄,发现水滴由圆而扁然后四散溅开,就在这一瞬间,在液滴中心附近的一些局部流速相当大,足以达到产生气泡的低压。于是气泡逐渐将坚硬的石头咬去。
气泡的热传导效率是较低的。胃粘膜骤然温度下降,会使它附近的血管收缩,神经活力降低,使消化能力和胃口相应地变得迟钝。而啤酒中气泡的作用却能使人既觉得凉爽,又不致倒胃口而保持旺盛的消化能力。正是由于这个原因,在炎热夏季,吃完一杯冰激凌再开始吃饭,会觉得胃口不佳,而喝完凉啤酒再吃饭,还会吃得津津有味。
气泡的危害
在第一次世界大战时,英国人发现用螺旋桨推动的快艇,螺旋桨总是无端地损坏。皇家海军请著名的物理学家瑞利来解决这个问题。瑞利发现螺旋桨在转动时产生大量气泡,他认为正是这些气泡腐蚀了螺旋桨。瑞利推导出了瑞利—普列斯特殊性方程来对这一过程进行描述。根据这个方程,气泡破裂的瞬间,气泡壁具有极大的速度,从而对螺旋桨叶片产生极大的冲撞力,再加上在气泡破裂过程中,气泡里面的气体受绝热压缩而加热,同时还发射出冲击波,所有这些因素综合起来,导致了气泡对叶片的强烈剥蚀作用。
澳大利亚的研究人员经过实验提出,一些神秘的沉船事故,罪魁祸首可能是来自海底的甲烷气泡。不少海域海底都存在白色的固态甲烷水合物,又称为“可燃冰”。甲烷水合物仅在海底高压下稳定存在,受到干扰时就会分解,海底喷发的甲烷气体将以气泡形式浮上水面,在特定条件下这种气泡会危及船只安全。在实验中,他们在玻璃容器里注满水,在水面放置由丙烯酸材料制成的船体模型,然后让水底产生气泡,并用摄像机记录下气泡对水面飘浮的船模的作用过程。在实验基础上进行理论推算后发现,如果单个气泡的半径大于或等于船体大小,那么它有可能把船掀翻。
气泡带来的启示
美国物理学家格拉塞尔于1952年发明了观察带电粒子径迹的“气泡室”,这一发明就是受到啤酒气泡的启示。一天下午,他在酒吧要了一杯啤酒,没有马上去品尝,只是静静的等待杯中小气泡冒完,接着他将一粒沙子放入杯中,在沙子下沉的路径上,周围不断有小气泡冒出,在这些气泡的触发下,正在苦苦思索如何捕捉看不见的高能粒子的格拉塞尔突然顿悟,他用透明的液态氢代替啤酒,装入耐高压的密封容器,制作成有名的“气泡室”。当宇宙中高能带电粒子穿过气泡室时,在它经过的路途中的液氢像沸腾一样,产生了许多可观察的小气泡,使带电离子的飞行轨迹清晰可辨,和沙子进入啤酒中产生的气泡轨迹类似。1960年,格拉塞尔因此项重大发明获得诺贝尔物理学奖。
生活在水里的昆虫龙虱既不用鳃也不用肺呼吸,而是依靠十分独特的气泡呼吸。龙虱有两对翅膀,前翅质地坚硬,静止时覆盖在后翅上面,好像鞘一样。在鞘翅和腹部背面之间有一个扁平的小腔,叫做气腔,气腔与腹部两侧的八对呼吸孔相通,尾端的呼吸孔是进气孔。龙虱吸足氧气后潜入水中,边吸氧气边排出二氧化碳,气腔里的二氧化碳越来越多,最后冲出气腔,在腹部尾段形成一个气泡。这个气泡由一层很薄的膜构成,只有气体分子才能通过。这样,二氧化碳就通过膜排到水里,而水里含有的氧气则通过膜进入气泡,再通过呼吸孔进入龙虱体内。龙虱只要背着这个气泡,即使长时间生活在水下也不用担心缺氧。龙虱的“气泡呼吸”给了科学家很大的启示,他们仿照这一原理用硅橡胶薄膜制造了人工“水下气室”,这种橡胶薄膜只能透气不能透水,可在一段时间内满足人在水下呼吸的需要,以便他们在水中从事各种活动。不过,这项技术还处于试验阶段。科学家曾把一只老鼠放进这种气室里,证明老鼠能够正常生活。也许在不久的将来,人类也可以惬意地呆在气泡里,在水下任意往来。
气泡里的奥秘
我们都知道水滴石穿的自然常识。其实,水流长时间冲刷造成石头的凹陷,就是气泡在起作用的结果。有人用高速摄影机,以每秒1500帧的速度对准水的液滴“着陆”的地方拍摄,发现水滴由圆而扁然后四散溅开,就在这一瞬间,在液滴中心附近的一些局部流速相当大,足以达到产生气泡的低压。于是气泡逐渐将坚硬的石头咬去。
气泡的热传导效率是较低的。胃粘膜骤然温度下降,会使它附近的血管收缩,神经活力降低,使消化能力和胃口相应地变得迟钝。而啤酒中气泡的作用却能使人既觉得凉爽,又不致倒胃口而保持旺盛的消化能力。正是由于这个原因,在炎热夏季,吃完一杯冰激凌再开始吃饭,会觉得胃口不佳,而喝完凉啤酒再吃饭,还会吃得津津有味。
气泡的危害
在第一次世界大战时,英国人发现用螺旋桨推动的快艇,螺旋桨总是无端地损坏。皇家海军请著名的物理学家瑞利来解决这个问题。瑞利发现螺旋桨在转动时产生大量气泡,他认为正是这些气泡腐蚀了螺旋桨。瑞利推导出了瑞利—普列斯特殊性方程来对这一过程进行描述。根据这个方程,气泡破裂的瞬间,气泡壁具有极大的速度,从而对螺旋桨叶片产生极大的冲撞力,再加上在气泡破裂过程中,气泡里面的气体受绝热压缩而加热,同时还发射出冲击波,所有这些因素综合起来,导致了气泡对叶片的强烈剥蚀作用。
澳大利亚的研究人员经过实验提出,一些神秘的沉船事故,罪魁祸首可能是来自海底的甲烷气泡。不少海域海底都存在白色的固态甲烷水合物,又称为“可燃冰”。甲烷水合物仅在海底高压下稳定存在,受到干扰时就会分解,海底喷发的甲烷气体将以气泡形式浮上水面,在特定条件下这种气泡会危及船只安全。在实验中,他们在玻璃容器里注满水,在水面放置由丙烯酸材料制成的船体模型,然后让水底产生气泡,并用摄像机记录下气泡对水面飘浮的船模的作用过程。在实验基础上进行理论推算后发现,如果单个气泡的半径大于或等于船体大小,那么它有可能把船掀翻。
气泡带来的启示
美国物理学家格拉塞尔于1952年发明了观察带电粒子径迹的“气泡室”,这一发明就是受到啤酒气泡的启示。一天下午,他在酒吧要了一杯啤酒,没有马上去品尝,只是静静的等待杯中小气泡冒完,接着他将一粒沙子放入杯中,在沙子下沉的路径上,周围不断有小气泡冒出,在这些气泡的触发下,正在苦苦思索如何捕捉看不见的高能粒子的格拉塞尔突然顿悟,他用透明的液态氢代替啤酒,装入耐高压的密封容器,制作成有名的“气泡室”。当宇宙中高能带电粒子穿过气泡室时,在它经过的路途中的液氢像沸腾一样,产生了许多可观察的小气泡,使带电离子的飞行轨迹清晰可辨,和沙子进入啤酒中产生的气泡轨迹类似。1960年,格拉塞尔因此项重大发明获得诺贝尔物理学奖。
生活在水里的昆虫龙虱既不用鳃也不用肺呼吸,而是依靠十分独特的气泡呼吸。龙虱有两对翅膀,前翅质地坚硬,静止时覆盖在后翅上面,好像鞘一样。在鞘翅和腹部背面之间有一个扁平的小腔,叫做气腔,气腔与腹部两侧的八对呼吸孔相通,尾端的呼吸孔是进气孔。龙虱吸足氧气后潜入水中,边吸氧气边排出二氧化碳,气腔里的二氧化碳越来越多,最后冲出气腔,在腹部尾段形成一个气泡。这个气泡由一层很薄的膜构成,只有气体分子才能通过。这样,二氧化碳就通过膜排到水里,而水里含有的氧气则通过膜进入气泡,再通过呼吸孔进入龙虱体内。龙虱只要背着这个气泡,即使长时间生活在水下也不用担心缺氧。龙虱的“气泡呼吸”给了科学家很大的启示,他们仿照这一原理用硅橡胶薄膜制造了人工“水下气室”,这种橡胶薄膜只能透气不能透水,可在一段时间内满足人在水下呼吸的需要,以便他们在水中从事各种活动。不过,这项技术还处于试验阶段。科学家曾把一只老鼠放进这种气室里,证明老鼠能够正常生活。也许在不久的将来,人类也可以惬意地呆在气泡里,在水下任意往来。