小区物业为了改善小区环境,为居民提供了一处赏心悦目的景观——喷泉,这乐坏了浩浩。只要有时间,浩浩都会去喷泉边和小朋友们玩耍。
水从高处向上喷出,再四面散开落入水池中,有的时候工作人员会在水中加一些溶剂,还会变成彩色喷泉,非常漂亮。
这天,浩浩在小区的喷泉池边玩耍的时候,爸爸想训练浩浩的思维,就对浩浩说:“浩浩,你注意到了吗?从高处落下的小水珠,有的时候并不会立即溶于水池的水中,而是保持球形或椭圆球形状漂浮在水面上,到处游动,要过上几秒钟才消失,你知道这是为什么吗?”
浩浩玩得正高兴,听爸爸说完之后,仔细地观察了一下,发现果然是这样。从高处落下的小水珠,重新落到水面上之后,并没有立即溶于水池的水中,而是保持一个椭圆球形状浮动在水面之上,晃动了一圈之后才重新溶于水中。
浩浩想了想,回答说:“是不是和水面的压力有关系?”
浩浩的回答正确吗?
其实,关于这个问题,大约在一百多年前,人们就已经注意到这种奇怪的现象。在当时,科学家经过认真的研究,提出一种较为合理的解释:这跟空气有很大的关系,水滴刚刚到达水面时,会在水滴的下方遗留一个厚度大约为10~1000 毫微米的空气层,这个空气层中的压力足以使水滴底部产生波纹,就好像是水滴从高处滴落到水面之时,会引起水面的波纹。
至于水滴存在的时间长短,当时的科学家认为,这取决于空气从环绕波纹的区域里较狭窄间隙中泄出的快慢。当空气层薄到50 毫微米以下时,就会被水滴压裂,水珠不是并入水面内,就是重新形成较小的水珠。
随着近代物理学和化学的发展和进步,关于空气从环绕波纹的区域里狭窄空隙中泄出的速度快慢的问题,科学家们认为,可能和以下几个因素有关:
1.水面与水珠表面的黏度,黏度大,泄出的速度就会慢。反过来,黏度小,泄出的速度就会加快。
2.水面可能存在的不平衡的表面张力。
3.截留在水珠下的空气黏度。当空气泄出时,它试图把水面的表层一块儿拖走。如果水面的黏度高,水与空气的流动就要受到阻碍,水滴就要持续较长时间。
为了验证这种推测,研究人员在水中加入去除水垢的清洁剂,这直接导致水和空气的阻力增加,水珠浮动时间增长,达到几分钟,甚至达到20分钟。
当然,去除水垢的清洁剂虽然增加了水的表面张力,但它也增加了水的表面黏度,最终延长了水珠浮动时间。如果用黏度较大的气体,如二氧化碳,或黏性液体代替空气,则它泄出的速率降低,水滴寿命延长。
听完了爸爸的讲解之后,浩浩说:“想不到这个喷泉还藏有这么多的科学小知识呢。”
奇趣小知识:
经过研究发现,每天围绕着喷泉慢走,当然,不要靠太近,以免水汽大而着凉,每天都步行20分钟左右,伴着深呼吸,对身体健康有很大帮助,尤其适合高血压、百日咳、上呼吸道疾病、支气管哮喘等患者。这是因为喷泉在运行过程中,利用水泵的作用力,通过水的相互撞击产生负离子,对人体的健康有很好的作用。
爸爸妈妈去服装城给浩浩买衣服,浩浩看上了其中的一件白色羽绒服,但是妈妈却坚持给他买黑色的,浩浩心里非常不情愿。
爸爸说:“浩浩,妈妈让你买黑色的衣服是对你好!”
浩浩说:“可是我不喜欢这件黑色的。”
爸爸说:“我们先答应妈妈,回去之后,如果你还不满意,我们再回来换。”
回去之后,爸爸让浩浩把手抬起来,放了一黑一白两块布在浩浩的手上。
爸爸说:“两分钟之后你告诉我有什么不一样。”
两分钟之后,浩浩说:“爸爸,我的这只拿着黑布的手感觉到很热。”
爸爸说:“我们再做一个实验。”
爸爸找了一片有雪面的地,太阳光也能够照射在雪面上。他将那两块一黑一白的布,盖在了雪上面。过了一两个小时之后,浩浩发现黑布已经陷进雪里去了,但是白的那块仍旧留在雪面上。
浩浩觉得非常奇怪,都是同样的雪地,同样的布,只是颜色不一样,怎么会有这么大的变化呢?
聪明的小朋友们,你知道这是怎么回事吗?如果有条件的话,你也可以做一做这样的小实验,非常有趣。
这个明显的不同的原因很简单:黑布下面的雪要融化得快些,因为黑布吸收了照射在它上面的太阳光的大部分热能;白的那一块呢,却刚刚相反,它把太阳光的大部分反射出去,因此,它所吸收的热没有黑布那样多。
我们知道,光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色构成。一个物体是什么颜色的,实际上这个物体就是反射的什么颜色。比如你看到一个物体是红色的,实际上,是光线中的其他几种颜色都被物体吸收了,只剩下红色的被反射回来,所以看起来是红色的。
同理,白色的物体实际上是将光线全部反射回去,并不吸收。而黑色的物体,则是将光线全部吸收了,一点都不反射回去,所以才会感觉到热。
太阳光还有热量,黑色吸收了全部的热量,自然就要比白色温度高。
然而黑色散热也快,因为黑色要吸收大量的热量,所以,当它吸收过多的热量时,就会散出热量,从而可以使它吸收更多热量。
因此,我们可以得出结论:在冬天的时候穿黑色的衣服,因为黑衣服在太阳底下能够吸收到太阳的热量,会使我们的身体受到比较多的热,会使得我们身体觉得暖和。
在1903年发生的一件事,更好得证明了这个结论。
1903年,“高斯”号轮船到南极去探险,因为天气突然变冷,轮船还未来得及离开这里,就被冻在冰里了。为了帮助轮船离开,人们用了炸药和锯子,但是结果也是徒劳,由于炸药有限,只能够打开几百立方米的冰。轮船仍旧不能够恢复自由。
后来有人提出借助黑色的东西帮忙,这个想法得到很多人的赞同。
人们用黑灰和煤屑在冰面上铺了2000米长10米宽的一大片路径,从轮船边上铺起,一直铺到冰的最近一条宽裂缝上。那时候正好是南极的夏天,连续许多天都是白昼,都是好天气。
于是,这些用黑灰和煤屑铺成的路,竟做了炸药和锯子所做不到的工作。冰逐渐融化开来,沿着黑色的那一带破裂了,这艘轮船就此脱离了冰的羁绊。
明白了其中的道理之后,浩浩说:“我冬天就穿着它来保暖了,原来我误会妈妈了,妈妈是真心为我好。”
奇趣小知识:
由于物体对光有反射作用,在夏天的时候,如果穿黑色的衣服会比较热,应该穿白色的衣服,因为白色的衣服不吸收任何光,可以将太阳光反射出去,阻挡了太阳的热量。因此,夏天穿白色的衣服会感觉到凉爽。