玻璃窗上的冰花,原来也是六角形,当最初的冰晶凝成以后,就逐渐向四周发展,这时候情况就复杂起来了。有的时候风力大,有的时候风力小;而且玻璃有的光滑、有的毛糙,有的玻璃上积有污垢、有的一尘不染。这样,水蒸气蒙上去的时候,就不均匀了,有的地方水蒸气积得多些,有的地方积得少些。当冰晶向四周延伸的时候,遇到水蒸气积聚多的地方,冰就结得厚些;遇到水蒸气积聚少的地方,冰就结得薄些。在冰结得特别薄的地方,遇到一点点热或压力,又会立即融化,因此形成了各式各样的花纹。这就跟画画差不多,颜料用得多些,画上的颜色就浓些;颜料用得少些,画上的颜色就淡些;不着颜料的地方,就是画纸原来的颜色。
知识点:冰、雪花、凝结
为什么飞机后面会拖着一条白烟尾巴
听到头顶传来隆隆的飞机声,抬头望去,往往可以看到:飞机已经从头顶上掠过,后面却拖着一条白烟似的长长的尾巴,这条“白烟尾巴”会渐渐地扩散、变淡,最后消失。
也许你会想:这条尾巴大概是飞机燃料燃烧时产生的烟吧,就像汽车所排放的废气一样。其实,这条尾巴与其说是烟,不如说是云更为恰当,因为它和云更为相似。
我们知道,云里面有许许多多小水滴和小冰晶,它们是由空气中的水蒸气凝结而成的。形成云需要两个条件:首先要有足够的水蒸气,并且达到了饱和蒸汽压;其次还要有充当凝结核心的尘埃和带电粒子。这样,达到了饱和蒸汽压的水蒸气,就会在凝结核心周围凝结起来,形成小水滴或小冰晶。小水滴和小冰晶紧紧地抱在一起,就是一大片云。
知道了云是怎样形成的,我们再来仔细研究一番飞机的“白烟尾巴”。飞机向前飞的时候,机身原来所占的空间,需要由周围空气来填补。可是,飞机飞得实在太快了,能超过声音的速度,而空气又是热的不良导体,周围空气填补过来的过程,相当于一个绝热膨胀过程,空气的温度会一下子降低。在高空中,本来就有很多水蒸气,温度一降低,饱和蒸汽压也跟着降低,周围的水蒸气就达到了饱和蒸汽压,满足了形成云的第一个条件。另外,飞机燃料燃烧的确会排放出一些烟尘,这正好可以充当凝结核心。于是,飞机后面的水蒸气在这些尘粒的周围,迅速凝结起来,形成许多小水滴和小冰晶,这就是我们看到的飞机后面长长的尾巴。
你可能会问,云可以在空中飘浮很长一段时间,而飞机尾巴后面的“云”怎么很快就消散了呢?首先两者的体积不同,一朵云的直径至少有几十千米,云也会渐渐消散,但等到它完全消散需要一段时间。而飞机后面产生的云毕竟要小得多,所以很容易就消散了。还有一个很重要的原因,就是飞机后面的云是在飞机飞过的一刹那,由于空气温度降低,饱和蒸汽压下降,水蒸气才达到饱和蒸汽压。随着空气温度慢慢回升,水蒸气达不到饱和蒸汽压,小水滴和小冰晶又会逐渐蒸发成水蒸气,消失得无影无踪。
知识点:飞机、云、凝结、饱和蒸汽压、绝热膨胀
为什么脱毛衣时会听到噼啪声
晚上脱毛衣时,有时会听到“噼啪”声,如果熄了灯,你还能看到一闪一闪的电火花哩!这是怎么回事呢?
你也许不会想到,在你身上刚刚经历过数百次的“电闪雷鸣”!这可不是危言耸听。美国物理学家富兰克林早在1752年就用他著名的风筝实验,证明了雷电就是自然界中的放电现象。当然,雷电的放电规模很大,而你身上所经历的只不过是放电规模很小很小的“微型雷电”,所以你会全然没有感觉到。可是,身上怎么带起电了呢?
我们知道,物质都是由原子组成的,原子里面包含有若干电子,电子带有负电荷,原子核带有正电荷,当正、负电荷相等时,物质对外并不表现电性。如果我们用毛皮摩擦橡胶棒、用丝绸摩擦玻璃棒,这些原来不带电的物体就会带上电。这一过程就是摩擦起电,摩擦产生的电不会流动,称为静电。生活中摩擦起电的例子很多,比如当天气干燥时,用尼龙或硬橡胶梳子梳理干净的头发后,就有一些电子从头发跑到梳子上去,使头发带上正电,梳子带上负电。把梳子放在头发旁,头发会被梳子轻轻吸起来。
我们身穿毛衣,整天不停地活动,使得毛衣与衬衫之间、衬衫与皮肤之间不停地摩擦,使衣服和我们的身体带上电荷。到了晚上脱毛衣时,一些正电荷和负电荷会发生中和,产生放电现象。于是,我们就会听到“噼啪”声,看到一闪一闪的电火花。这种电火花就是静电。
虽然身上所带静电放电时产生的电流小,对我们人体没什么伤害,但它却可能引起其他严重的后果。放电产生的电火花会点燃汽油引起爆炸,因此油库工作人员应避免穿尼龙或涤沦衣物。另外,运送汽油的液罐车都拖着一条铁链“尾巴”,这条“尾巴”的用途就是把车上积累的静电及时地传到地面上去。
静电也有可以利用的一方面。静电复印和激光打印就是用光学方法先形成一个静电潜像,靠静电的吸引力吸住墨粉,然后,像盖图章似的将墨粉转移到复印纸上,再加热使墨粉牢固地停留在纸上。
知识点:摩擦起电、放电、静电、雷电
为什么鸟儿停在电线上不会触电
如果人站在地面上接触到带电的高压线,会发生触电的危险。可奇怪的是,一些鸟悠闲地停在裸露的高压电线上,叽喳了一阵子之后又安全地飞走了。为什么鸟儿不会触电呢?
这并不是鸟儿有什么特殊的本领,你看,它们都是停在一根电线上。它们的身体只接触到一根电线,没有构成电路,也就没有电流从它们体内流过,所以不会触电。如果我们站在地上,而身体接触了电线里的火线,就等于接通了电路,电流就从我们的身体流向大地,于是就发生了触电。如果我们穿着绝缘性很可靠的胶鞋,站在绝缘的木凳上,即使用手触摸到火线,也不会触电。这时,你就像停在电线上的小鸟一样。一些有经验的电工,能够进行带电操作,就是掌握了这个原理。
既然没有电流流过,电压再高也不会触电,那么,为什么在高压线附近会有危险呢?
那是因为当人走近高压线时,站在地面上的人体受高压感应,如果距离太近,人体和高压线之间的空气层就有可能被击穿。本来空气是很好的绝缘体,被击穿后就变成了导体,于是巨大的电流就会流过人体,造成触电。因此,千万不要接近高压线!
知识点:触电、电流、高压电、绝缘体、导体
为什么大海是蓝色的,而海里的浪花却是白色的
坐在海边,凝望着蓝色的大海。大海卷起千层浪花,多么壮观啊!可是,为什么碧蓝的大海中卷起的浪花却是白色的呢?
捧起海水看一看,海水既不是蓝色的,也不是白色的,海水就像自来水一样,是无色透明的。是谁给大海和浪花涂上了颜色呢?是阳光。
太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光组成的。当太阳光照射到大海上,红光、橙光这些波长较长的光,能绕过一切阻碍,勇往直前。它们在前进的过程中,不断被海水和海里的生物所吸收。而像蓝光、紫光这些波长较短的光,虽然也有一部分被海水和海藻等吸收,但是大部分一遇到海水的阻碍就纷纷散射到周围去了,或者干脆被反射回来了。我们看到的就是这部分被散射或被反射出来的光。海水越深,被散射和反射的蓝光就越多,所以,大海看上去总是碧蓝碧蓝的。
那么,浪花为什么是白色的呢?
你看,玻璃杯都是无色透明的,打碎以后的一片片玻璃还是透明的,但是,当我们把它们扫在一起的时候,却变成白晶晶的一堆了。而且,玻璃打得越碎,堆起来的颜色越白,如果玻璃碎成了玻璃末,那看上去简直就像一堆雪花。这是什么缘故呢?原来,玻璃能够透过光线反射光线,碎裂后的玻璃形成了许多不规则的角度,加上层层堆叠,光照射过去时,除了发生反射外,又发生了多次折射,而光线在经过了许许多多的屈折以后,从各个不同的方向漫射或折射出来。我们的眼睛碰到了这种光线,就觉得是一片白色。
浪花正像打碎了的玻璃末,它也使光线作了一次次的变幻,所以看上去是白色的。
知识点:光的反射、光的折射、光的全反射、海水、浪花、雪
为什么用遥控器能对一些家用电器进行遥控
如今,家用电器正在走向智能化和遥控化。遥控技术越来越多地应用于家用电器,控制电源开关是遥控技术在家用电器中最广泛的应用。
家用电器的遥控开关,可以用声波、超声波、无线电波和红外线来控制,应用最多的是红外线遥控。
红外线是一种肉眼看不到的电磁波,波长在无线电波与可见光波之间,约为0.75—1000微米。
红外线遥控开关由红外线发射器和接收器两部分组成。发射器就是我们拿在手里的遥控器,遥控器里主要包括调制器和红外线发射管,可以对10米范围以内的家用电器遥控。红外线发射管能发射出一定波长的红外线,调制器能把控制开关的低频控制信号“载”在红外线上。所以,从红外线发射器发射出来的红外线,就包含了控制信号。
红外线遥控开关的接收器则安装在家用电器的正面面板上,它里面有接收管、抗干扰电路、解调器、开关控制器等。接收管是一种硅光敏三极管,通过光电效应,能将照射在它上面的红外线转变成电信号。抗干扰电路能鉴别和排除周围环境中的红外线干扰信号。解调器能将“载”在红外线上的低频控制信号“卸”下来,送入开关控制器,使电源开关接通或断开。
红外线好比是飞机,低频控制信号好比是乘客。红外线起到将控制信号从发射器运送到接收器的作用,好比飞机将乘客从甲地载到了乙地。真正起控制作用的,还是红外线上“载”着的低频控制信号,红外线不过是载运控制信号的工具而已。
遥控开关不仅能用来控制电源开关,也常用来控制电视机选择频道、音量的大小、电风扇调速、空调器的温度等。
知识点:遥控器、红外线、调制器、解调器
为什么云掉不下来
白天,地面全被太阳晒热了,大江以及小河、湖泊、海洋里的水,有一些变成水蒸气,水蒸气升到空中,就会碰到冷空气,从而变成小水点,很多的小水点聚到一起,就变成云了。
这些小水点,仿佛很多挂在空中的小皮球,地球也要把它们拉下来。但是,地面上的热空气及水汽不停升上去,仿佛有一只手把它们托住了,云就浮在空中,因此不会掉下来了。
知识点:水蒸气、热空气、水流
苹果熟了为什么不能飞上天去,而只会落到地上
人们发现,秋天苹果熟透了的时候,有的会自动掉在地上。其他果实也是这样,当它们掉落时,不会飞到天上去。即使你把它抛上天空,不论用多大的力气,把它抛得有多高,最终它总要落回到地面。你想过这是为什么吗?
原来,这是地球的引力在起作用。
传说大科学家牛顿小的时候,躺在苹果树下午睡,一个苹果落下来,正好打在牛顿头上,触发了他的灵感:
为什么苹果只能落在地上,而不会飞上天去?由一件小事引发的疑问,促使他最后提出了万有引力定律这样一个普适性科学原理。
万有引力定律说明,宇宙中各种事物之间都存在着互相吸引的力。地球对它周围的物体也存在着吸引力,力的方向指向地心,故称地心引力。地球上各种物体的重力,就是由地心引力造成的,所以地心引力又称重力。正是在重力的作用下,苹果等物体不能飞上天去,只能落到地上。
实际上,苹果对地球也有引力,而且根据作用力与反作用力相等的道理,苹果的引力与地球的引力大小是相等的。那么,为什么是苹果落向地球,而不是地球落向苹果呢?这是因为地球的质量远比苹果的质量大得多,所以保持运动状态的能力也就比苹果大。其实地球也会向苹果移动,但移动的距离微乎其微,可忽略不计。因此在人们看来是苹果落向地球而不是相反。
知识点:地球引力、地心、作用力
为什么体操运动员在比赛和训练时要在手掌上擦一些粉
体操运动员在上器械(如单杠、双杠、高低杠等)表演以前,总要把手伸进一个装满白色粉末的盆里,往手里擦上一些白粉,你知道这白粉是什么吗?这样做的原因又是什么呢?
单杠、双杠、高低杠等器械的杠子抓起来比较滑,这是由于杠子表面做得很光滑,光滑的表面摩擦力较小,便于运动员做动作。摩擦现象存在于日常生活的方方面面,它是相互接触的物体在接触面上发生阻碍相对运动的现象。摩擦具有双重作用,一方面它阻碍物体间相互移动,造成物体的磨损,多消耗能量;另一方面,假如没有摩擦,我们会寸步难行,甚至无法握住东西。
由于杠子表面光滑,手掌与杠子间的摩擦太小,手容易滑离杠子,使动作失败甚至出现危险。为防止运动员在做动作时滑下杠子,就需要增大手掌与杠子的摩擦力。运动员擦的白粉就是起增大摩擦力的作用的,所以运动员表演之前或多次运动的间歇都要在手上擦一些白粉。这种白粉是碳酸镁粉,它一方面能增大摩擦力,另一方面能够减少手掌出汗引起的麻烦。
举重运动员在抓杠铃前擦的也是碳酸镁粉,同样是为了防止手滑脱杠铃。
知识点:光滑、白粉、摩擦力、碳酸镁粉
为什么乘客在飞机降落时要嚼口香糖
有一位乘客是第一次乘坐飞机。飞机着陆前,空中小姐给每位乘客发放口香糖,说是要避免着陆时耳膜胀裂。着陆后,那个头一次乘坐飞机的乘客对空中小姐说:“对不起,你能告诉我怎样将耳中的口香糖取出来吗?”空中小姐奇怪地问:“口香糖为什么会进到你的耳朵里呢?”乘客回答:“你不是说口香糖可以防止耳膜胀裂吗?”空中小姐听后啼笑皆非:“我是让乘客们嚼口香糖,并不是让你把口香糖贴在耳膜上啊!”
笑话讲完了,可是嚼口香糖真的可以防止耳膜胀裂吗?
让我们首先搞清楚在飞机着陆时耳膜为什么有可能胀裂。人耳分为外、中、内耳三部分。外耳和中耳通过它们之间的一层不足1/10毫米厚的薄膜相隔,这就是鼓膜,至于真正能感受声音的,则是内耳和听觉神经。当声波传来时,鼓膜最先受到震动,接着震动就由鼓膜传给中耳,最后传入内耳。
在飞机起飞或降落时,因为有竖直方向的加速度,舱内的气体由于惯性作用相对飞机会向下或向上运动。飞机起飞时,机舱内的气体相对飞机向下部沉降,这时,机舱底部的压强将增大,上部的压强将减小。同样,飞机着陆时,相对飞机气体向上部涌去,这时,机舱顶部的压强会增大,而下部的压强将减小。
在飞机加速起飞和着陆过程中,鼓膜的外表受外部气压的作用,而这一压强是变化的。