解密“時間驟停”!『讓你愛上科學的神奇現象』原理大揭秘! (下) | 線上科學日

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在上周日的推送《『讓你愛上科學的神奇現象』原理大揭秘! (上)》中,我們已經為大家揭秘了前11個動圖背後的科學原理。

這周,咱們繼續!

是不是糾結了一個星期的“時間驟停”啊?

別著急,咱們一個一個地慢慢來……

  過氧化氫+碘化鉀

  仔細看動圖一開始的畫面,在沒有倒入雙氧水和碘化鉀之前,圓筒底部是不是還有一些藍色的液體?那些藍色的液體就是洗潔精或者洗衣液之類的物質。倒入雙氧水和碘化鉀後,雙氧水在碘化鉀的催化作用下,迅速分解成水和氧氣。大量的氧氣瞬間溢出,與洗潔精或洗衣液發生作用,產生很多很多的泡沫從從圓筒中溢出,就形成了高高的“泡沫噴泉”。

  廣口瓶里的可燃氣體

  廣口瓶內預先放有一些酒精,經過一段時間揮發後,由於酒精蒸氣的密度比空氣要大,所以里面的空氣被擠走,充滿了酒精蒸氣。當從瓶口點燃時,只有最上部的酒精蒸氣能夠與空氣接觸,有氧氣參與燃燒,所以火焰自上而下移動。

  特別需要注意的是,本實驗具有很大的危險性,瓶內酒精蒸氣濃度控製不當時,如果點燃會發生爆炸,因此切勿在家中隨意模仿!

  爆竹爆炸的慢放

  很多人在逢年過節都會燃放煙花爆竹,但很少有人知道它們內部的構造和原理。爆竹的結構其實很簡單,它就是用紙卷將火藥及氧化劑緊緊地卷在中間,底部用泥土或其它粘結劑封實,頭部用易燃藥做成引線。當引線被點燃之後,火藥被引線引燃後燃燒,在氧化劑的助燃下,燃燒進行得十分劇烈,燃燒過程中還會釋放大量的氣體和熱量,體積相較於原來的火藥固體膨脹了數百倍甚至數千倍,由此產生的巨大壓力足以撐破紙卷,使紙卷爆裂,引起空氣劇烈動蕩,產生了爆炸聲。這個過程由於速度很快,需要的時間很短,我們用肉眼很難觀察到過程中的細節,但在高速攝影機的鏡頭下,我們便能看得清清楚楚啦。

  超導磁懸浮沿著軌道運動

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  很早就關注我們線上科學日專欄的同誌們應該對這個實驗不陌生,在去年6月5日的第3期推送中我們就對這個實驗現象進行了詳細的解釋,沒看過的小夥伴趕緊猛戳鏈接了解!

  爆炸的豌豆莢

  其實這幅圖還有另一張配套的動圖:

  不用手捏,豌豆莢落到地面上也會自行裂開。很多植物都具有這樣的特性,其目的是為了更好地延續後代。種子如果落在母樹的附近,就不能夠吸收到充足的養分,因此它們會通過爆炸的形式使得自己的種子落在遠離母樹的位置,以便更好地生長。

  電荷吸引水流

  這是一個很簡單的靜電吸附現象,初中物理里都學過,帶靜電的物體可以吸引一些輕小物體,這就是一個非常典型的實例。

  超冷水接觸到冰立刻凝固

  其實呀,這種水的學名叫做“過冷水”,它們因為水中缺少凝結核,或其它原因,在0℃以下還保持著液態。不過,過冷水非常地不穩定,稍稍震動或者遇到凝結核就會迅速結冰。圖中將過冷水倒在冰塊上,相當於提供了凝結核,自然就迅速結冰了。

  鐵棒置換硫酸銅

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  這是一個簡單的中學化學反應:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。由於鐵在金屬活動性順序表中排在了銅的前面,因此可以將銅從其鹽溶液中給置換出來。鐵棒上析出的就是紫紅色的銅單質。

  錘擊被液氮凍上的康乃馨

  液氮的溫度在-196℃以下,花朵放入液氮中,細胞里的水分迅速結冰,在宏觀上就表現出了脆性。

  其實不止是花朵、水果等含水的物體在經過液氮的洗禮後脆化,其他很多材料都具有這個性質,不過原理就不同了。來看看中國科學院金屬研究所材料科學與工程博士C. Hu在知乎上的解釋:

  對於一些材料會有一個韌脆轉變溫度。比如金屬材料,當溫度低到一定的臨界溫度時,自由電子活動能力降低,材料韌性急劇下降,呈現出脆性。表現為衝擊韌性非常低。說白了就是容易碎。熱塑性高分子材料(樹脂(塑料),橡膠)一般來講有一個玻璃化轉變溫度,高於這個溫度分子鏈容易運動,解除纏繞,材料呈現出軟,韌的特點(高彈態),低於這個溫度分子鏈運動變緩,呈現脆性(玻璃態)。 對於熱固性塑料,溫度升高材料會更加的硬,這主要是因為發生了一些分子鏈之間的反應使得分子鏈難以運動。

  時間驟停功能?!!

  這其實是“聲懸浮”,原理解析圖如下:

  一起來看果殼網網友zrysky的解釋:

  聲波是介質中壓強周期性振動的傳播。當介質振動較弱時,聲波可近似看成簡諧波,而簡諧波聲壓的時間平均值是零,所以無法對聲場中的物體提供持續且有特定方向的壓力。但在高聲強條件下。聲波會表現出不同於簡諧波的非線性效應,並且可以對聲場中的物體提供長時間尺度下特定方向的壓力,稱為聲輻射力。

  在這個聲懸浮裝置中,發射源和反射器間的聲壓會形成駐波。聲壓的波節處正好是聲輻射力的平衡位置,當水滴偏離波節時會受到指向波節的回複力,因此作用在水滴上的聲輻射力能夠克服水滴的重力將其固定在波節 (偏下) 的位置上。

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  感覺易拉罐受到了內傷!!

  仔細看,當沒有放進最右側那顆鋼珠時,軌道上每一組鋼珠都是由左側的三顆鋼珠和右側的一塊強磁鐵組成的。最右側的鋼珠放進軌道後,受到磁鐵的吸引加速,最後撞到磁鐵上時,由於動量守恒,它的動量轉移給了左側的鋼珠,左側的鋼珠運動出去後繼續收到前方磁鐵吸引加速,重複上述過程。最終,經過三級加速,最左側的鋼珠出射時具有很大的動量,因而可以將易拉罐撞翻。

  

  文中圖片素材來源於網絡

編輯:Alex Yuan

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