书城童书写给青少年的新版十万个为什么(写给青少年的书)
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第66章 开启科学的奥秘之门(2)

因为电子手表是使用小型纽扣高能电池,不需要每天上发条,好的电池能连续使用3~5年,这一点也符合生活节奏快的现代人的需求。所以,电子表很受现代人的喜欢。

为什么水会流动

大家都看过流动的水,比如自来水、河水,但是,它们为什么会流动呢?

原来,不论什么东西都是由分子或原子组成的,分子和分子之间是有空隙的,但是各种东西的分子之间的距离是不一样的。分子和分子之间距离最大的是气体,所以气体没有一定的形状,它流动得最快。我们在太阳下可以看到有很多灰尘颗粒在浮动,就是因为空气里的分子在运动,它们撞击了灰尘,灰尘就会乱飞。再比如金属、木头等固体物质,它们的分子和分子距离就很小,因此能相互牢牢地吸引,所以固体物质都能保持一定的形状和体积。可是液体的分子和分子之间的距离很大,相互的结合就没那么紧密,相互的吸引力就很小,它的形状可以变化。水是液体最具有代表性的一种物质,它会流动,没有固定形状,但有固定的体积。

水的三态

水的三态即液体、固体、气体。液体的水很常见,我们每天都可以看到。固体的水就是雪花、冰雹等,一般只在特定的季节出现。气体的水就是水蒸气了,它也是水的常态,但我们肉眼不容易看到。

为什么我们能透过空气看见东西

我们为什么能透过空气看见东西呢?道理很简单。空气里的分子距离很远,以至于我们其实是透过空荡的空间看见东西的。如果要目视察觉空气,我们必须能够看见个别的分子,但是空气分子比我们用显微镜能够看见的任何东西大约还小一千倍。

我们谈的当然是透过纯净、无污染的空气看东西。我们稍后再谈脏空气。

空气的99%是氮分子与氧分子,两者的大小差不多。依照42%比例画出的附图显示它们在海平面上的正常相隔距离,注意那些完全空白的地方表示在分子之间什么也没有。难怪光线能够完全不受阻碍透过空气,从物体直接抵达我们眼睛。那就是最好的“透明”的定义。即使可见光恰好撞上一个氮分子或者氧分子,它也不会被吸收。许多其他种类的分子习惯于吸收某些特定波长,或者说有颜色的光线。当某一个特定的颜色从光线中被吸收掉,其他的光线因为缺乏那个颜色,所以使我们觉得颜色有变化,于是某些气体看来是有色的。

例如氯气是绿的。如果你有一玻璃瓶的氯气,因为分子相距仍然很远,你的视线还是能够透过它,但是抵达你眼睛的光线会有一点绿色。所以,透明与有色其实是两件不同的事,但是有些人硬是把无色的塑胶叫做“清澈”而不是叫做无色。着色玻璃是有色的,但是你仍然能透过它视物,所以它仍然算是透明的。

这就把我们带到空气污染的话题。如果你曾经搭飞机抵达某地,你或许见过一层黄褐色的浓雾罩在城市上方,那就是含有一氧化氮的空气。一氧化氮是汽车废气里其他类别的氧化氮与空气里的氧反应而产生的褐色、刺激性气体。

当包括烟与化学雾在内的污染物浓到使许多波长的光线被吸收,空气通常变得比较不透明。分子之间距离仍然很远,但是它们之中许多在吸收光线——或者将光线散射——所以较少的光线透过空气抵达我们的眼睛。在“广大开阔空间”里有许多地方的能见度在一代之内降低之多,使得成年人看不见他们小时候看得见的山峰。

是的,我们有幸空气是透明的,但是很显然,它不像以前那么透明了。

为什么人能听到自己的回声

声音是以波的形式传播的,当声波在传播过程中遇到障碍物,就会被反射回来,形成回声。这个障碍物不一定是固体,也可以是液体和气体,例如,声波从热空气团传播到冷空气团,冷空气团会反射声波;天空中由密集的水滴形成的云层也会反射声波。

但是,只有当障碍物离得较远,发出的声音经过较长时间回到耳畔,才容易分辨出回声和原声。障碍物离得太近,例如在高墙跟前或室内说话,声音很快反射回来,回声和原声差不多合在一起,分辨不出来,便感觉不到回声了。

回音壁为什么能回音

北京天坛的回音壁是一个圆形的围墙,建于明代。它高约6米,半径32.5米,整个墙体都很光滑,是一个很好的声音反射体。只要有人对着墙壁说话,即使声音很轻,但由于声波沿着围墙内壁多次反射,站在围墙根各个位置上的人都能听得清清楚楚,就跟打电话一样。

为什么在高山上煮不熟鸡蛋

任何液体都要达到它的沸点才能沸腾,但是沸点与气压有关:气压大,沸点就高;气压小,沸点就低。在平地时,空气的气压正好是一个大气压,水的沸点就是100℃。在高山上,随着海拔高度的上升,空气越来越稀薄,大气压强逐渐减小,气压就会低于一个大气压,水的沸点也就随着降低。所以在高山上,水不到100℃时就会沸腾了,即使炉火再旺,水温也不会再升高。科学家计算,海拔每上升1千米,水的沸点大约就降低3℃,所以如果在海拔5000米的高山上,水的沸点不会超过85℃。我国的青藏高原,平均海拔4000米以上,被称为“世界屋脊”。在那里,水的沸点常年都达不到100℃。

在高原上如何煮饭

在高山上,人们用高压锅就可以解决这个问题。高压锅的密封性很好,锅里的水蒸气跑不出去,它们在锅里越积越多时,就增大了锅里的压强,能够达到或者超过一个大气压,所以用它煮饭就和在平地上一样,当然也能把鸡蛋煮熟。

放大镜为何不能将角放大

我们拿着一个放大镜看东西,会发现东西被放大了很多。可是,你如果拿着一个放大镜看角,不论你的放大镜是多少倍的,角都不会被放大。放大镜可以把任何东西放大几倍、几十倍甚至上百倍。显微镜和电子显微镜可以放大几千、几万甚至几亿倍,但它们对角还是无可奈何,这是为什么呢?

原因有两个:第一,我们知道,角是由两条射线组成的,而且这两条射线的位置是不变的。水平的永远是水平的,倾斜的永远是倾斜的。两条射线之间的张开程度是不变的,所以角的大小也不会有变化;第二,放大镜只能把东西的各部分的比例放大,因此,放大后的东西形状和以前是一样的,我们称为相似形。根据几何学定理,相似的对应角相等,可见放大镜下的角和书面上的角是一样大的,并没有被放大。

哈哈镜

哈哈镜一般都是凸面镜或者凹面镜,它成的像都是虚像,而且一般与实物的大小、高低,甚至是形状都不太一样。人站在哈哈镜面前,或是整体都被拉长了,或是身体的某个部位被拉长了。总之,所成的像都很夸张,容易引人发笑。

黏合剂为何能把东西粘在一起

如果现在告诉你飞机上有些零件是用黏合剂固定的,你会不会感到惊讶,然后再也不敢坐飞机了?其实不用担心,有些东西用黏合剂粘在一起,比用螺丝和焊接的还稳固呢。

粘接的过程一般是固化现象。从物理作用上说,就是从液态变成固态。在转化的过程中,胶中需要加入其他物质或减少物质。比如,液体的胶水涂在物体的表面,胶水里的水必须蒸发后才能变成固体,这样就可以把需要连接的两个物体固定在一起了。还有一类是化学活化剂生成物。环氧树脂是一种工业用胶,它的内部分子链顶端有氧分子,加入硬化剂后,所有的分子链就会连在一起,使它产生黏合性。现代工业用胶大多数都是这一类。

万能胶水

我们通常所说的万能胶水是指建筑装饰和五金维修行业通用的一类溶剂型胶黏剂,因其粘接范围广、使用方便而得名。

金银为什么不易生锈

我们见过金戒指、金项链、银手镯,它们都是金灿灿、亮晶晶的。而一些铜器、铁器上面都有很多锈。那么,为什么金银不易生锈呢?

原来,金银喜欢“孤独”,它们的化学性质很不活泼,只能与很少的东西化合。在空气里,它们什么也不理了,孤孤单单,保持它们的金银本色。但是金银的脾气特别倔犟,即使在1000℃的高温下,它们依然很是坚固,所以大家说:“真金不怕火炼”。

铁为什么是“黑的”

铁的化学性质非常活泼,很容易和空气中的水和氧气发生化学反应。铁本来是银白色的,但是它的表面常常生锈,盖着一层黑色的四氧化三铁和棕褐色的三氧化二铁混合物,看起来就是黑色的了。

人体为何可以导电

电是现代生活中不可缺少的能源,我们生活中的电灯、电视、冰箱、洗衣机、电脑等都离不开电,因此电是我们的朋友。我们在享受电带来的种种便利时,还应看到电也有不安全的一面,用电时稍有不慎就可能发生触电事故。之所以会发生触电事故,就是因为人体是可以导电的。

大家都知道金属、水都是可以导电的,人体能够导电是因为在人体内含有大量的水,血液、淋巴液、脑脊液等主要成分都是水,人体的每个细胞里也充满着水,一个人的体重有70%都是水,因此,人体是可以导电的。

人触电后怎么救护

触电发生后,轻者可出现恶心、心慌、头晕和短暂的意识丧失等症状,严重的可导致休克、心跳骤停,甚至死亡。如不慎触电,首先是要断开电源;然后使用干燥的竹竿、扁担、木棍拨开触电者身上的电线或电器用具。这些做完后才可以进行抢救工作。

电池里为什么有电

电池之所以有电,是因为在电池里面有化学物质,当这些化学物质发生化学变化时,就会使化学能转变为电能。因为电池的容量是有限的,所以电池里的化学物质也是有限的。当化学物质用完时,化学能就会用完,所以电池所产生的电能是有限的。但是如果大家注意的话,就会发现电池用完了,放一段时间后又会有电,这是因为电池使用后期,电池内化学物质的吸收能力降低,使电池内阻增加,就像是河流中阻挡水流的石头变大,这样自然就致使电池内的化学反应速度降低,电池就不能用了。放置一段时间,电池内的化学物质的吸收能力暂时有所转好,电池又能放电了,但是这是短暂的,电池会再次因为内阻增加而不能放电。因此这种放电的现象不会持久,电池很快就会彻底报废。

电是怎样输送到千家万户的

回到家里,打开电视,我们可以欣赏好看的电视节目;打开冰箱,我们可以喝到冰爽的饮料。还有许多家用电器都给我们的生活带来了极大的便利,而这一切的便利全部得益于电的作用。

电是很重要的能源,能发光、发热,作为动力广泛地应用在生产和生活的各个方面。经济的发展、人们的生活一刻也离不开它。电是人类文明的使者。

可是,电是从哪里来的呢?是发电厂负责电的产生和发送。在电厂里,有一排排巨大的好像大轮子一样的涡轮机,它的转动带动发电机产生电。然后,发电厂通过高压输电线路,穿越千山万水,把电送到每一个变电所。经过变电所的转换,电流到了工厂、学校、家庭、商店和各个住宅小区,照亮千家万户。

电能可以从哪些地方获得

电能的来源比较广泛,自然界中的风、水、太阳光、火都能发电。目前我们主要使用的还是水发的电。但是还有一种重要的发电形式——核电站越来越受到人们的重视,因为它能使用很少量的核物质发出大量的电能。

人眼睛看物体为何近处大远处小

我们看风景时发现,远处的树木比近处的树木看起来要小得多,远方的高山看起来也不如近处的楼房高。这是为什么呢?

原来,我们眼睛里的水晶体就好像一面凸透镜,视网膜则相当一个面。若想看清楚某个物体,必须使它的像落在视网膜上。从眼睛的瞳孔中心对物体张开的角叫视角,视角的大小决定了视网膜上物体成像的大小。同样高的两棵树,离眼睛远的一棵,它的视角小于近处的那棵,因而它在视网膜上成的像就比近处的小。近大远小就是这个道理。

太近的物体为什么人眼也看不清

当物体靠近人眼时,为了看清物体,肌肉就必须压紧水晶体,使它的两个曲率半径变小。当物体移近到一定程度时,水晶体的两个曲率半径达到最小,这时物体到眼睛的距离称为近点。如果物体处于近点以内,由于水晶体的曲率半径已经不能再变小了,使得像落在视网膜之外,物体就看不清楚了。

纸能建造房屋吗

用纸建造房屋,听起来是不是不可能呢?但是,纸确实可以做房子。

20世纪70年代以后,国外出现了用纸建造的房屋。这种用来建造房屋的纸是一类新型的合成纸,然后再经过特殊处理,把合成纸制成波纹状或夹层式纸板,外面涂上合成树脂和玻璃纤维,使其强度大大超过同样厚度的木板,而且这种纸还能耐高温、虫蛀和水浸。

用纸做的房屋还有一些优点:如果在空心的纸夹板外涂上聚氨酯涂层后,再做成墙壁,其保温隔热性比砖墙还好;如在合成纸中加入芳香族聚酰胺,不但重量轻,而且绝缘性极好,熔点也高达400摄氏度以上;如在纸板用料中加入硫,既能增加强度,也能提高防水性能。

生态住宅

室内一旦人数增多,二氧化碳含量上升,空气浑浊,传感器会自动“通知”排风窗开窗户通风;大楼中庭屋顶的巨大透明玻璃天窗根据阳光强度自动开关,任意变换开启角度,尽量把阳光均匀地分散到各个角落;外墙穿上4种外墙保温体系“保暖内衣”,楼内四季如春。住进这样的生态住宅真棒啊!

为什么摩天大楼最怕火灾

在建筑布置上,厨房餐厅、车库、仓库、变压配电室等易于引起火灾的用房,大多是在大楼底部几层,失火后产生的大量刺激性和有毒烟雾,会随着火焰产生的热空气,通过各种管道迅速向上扩散蔓延,造成居民窒息。

高层建筑中竖直的井道就像生炉子的拔气管,管子越长拔气作用越强烈。一座摩天大楼有电梯井、楼梯间、垃圾管道、电缆井等,它们数量多,分布各处,又贯穿大楼上下,会形成抽吸力强大的拔气管束,加剧火焰的燃烧。

摩天大楼还怕什么

摩天大楼还害怕风,还要注意防风。高层建筑的造型非常丰富,一字形建筑受风面较宽大,不利于抗风,所以不宜建得很高;棱形、圆弧形建筑大大增加了抗风能力;圆柱形比方柱形有更好的抗风能力,它可以降低风的压力约40%;锥形就像金字塔一样,它是建筑造型中抗风性能最好的。

为什么雨天电话容易串音

在雨天,周围空气潮湿,电缆内的棉纱、接口处的绝缘胶带受潮发霉,使得绝缘性能降低,严重时绝缘胶带不能隔绝导线间的电流,出现漏电。用户通话时,有一部分电流就会进入其他线路,造成串音。另外,地下电缆也会受到雨水潮气的影响,发生漏电,而架空电缆缠绕上风筝、鸟巢后,也会使绝缘层破损,造成串音现象。