二·生活中的科學8
有趣的不倒翁
有趣的不倒翁,不論你怎麼使勁推,它都不會翻倒。甚至你把它橫過來放,一鬆手,“倔強”的不倒翁又會站在你麵前。這確實是一個很有趣的現象。
一塊水平放置的磚頭,不論雨打風吹,總是穩穩地呆在原地。如果把它豎起來,一有風吹草動它就可能翻倒。這是因為磚頭平放時,重心很低,接觸地麵的麵積又很大,也就有趣的不倒翁時鍾是說,它的重心較低,不容易翻倒。
其他物體也是這樣。如果你到過工廠,會發現許多機器設備的機座都比較大,也很沉,目的就是防止機器翻倒,增加機器的穩定性。往車或船上裝貨物時,是把重的東西放在下麵,還是把輕的東西放在下麵呢?你一定猜到了,要先把重的東西放在底部。因為這樣一來,整個車或船的重心較低,可以保證行駛的安全。
那麼不倒翁為什麼不會倒呢?一方麵因為它上輕下重,底部有一個較重的鐵塊,所以重心很低;另一方麵,不倒翁的底麵大而圓滑,當它向一邊傾斜時,它的重心和桌麵的接觸點不在同一條垂直線上,重力作用會使它向另外一邊擺動。比如,當不倒翁向左倒時,重心和重力作用線在接觸點的右邊,在重力作用下,不倒翁就又向右倒。當倒向右邊時,重心和重力作用線又跑到接觸點左邊,迫使不倒翁再向左倒。不倒翁就是這樣擺過來,又擺過去,直到因為摩擦和空氣阻力,能量逐漸損失,減少到零時,重力作用線,恰好通過接觸點它才不會繼續擺動。
牛奶結了一層“皮”
牛奶中除了含多種其他營養成分外,還含有大量的蛋白質,蛋白質一加熱就會凝固,那所結的一層“皮”正是凝固的蛋白質。
蛋白質是組成人體的重要成分之一。人體一切細胞都由蛋白質組成。蛋白質占人體全部重量的18%。蛋白質分子中含有碳、氫、氧、氮,還有硫和磷。蛋自質是人體氮的惟一來源。在正常情況下,一位成年人每天大約需要攝入30~45克蛋白質,才足以使身體正常運轉。否則一旦攝入不足,就會日漸消瘦,對健康不利。而被人稱為“白肉”的牛奶富含蛋白質,所以平時多喝牛奶,對身體健康是有好處的。
牛奶可你知道嗎?早在19世紀以前,由於沒有安全的消毒和保存手段,牛奶卻被當做“低人一等”的劣質食物。因為那時的技術不發達,那些直接擠出的奶不到幾個小時,就會變質變壞,所以幾百年來,牛奶的價格非常低廉,沒有多少人願意喝它,牛奶和奶酪成為窮人的主要食物。直到1856年,牛奶的地位才慢慢好轉過來。這一年,法國人路易·巴斯德應葡萄酒商邀請,在解決葡萄酒變質問題時,發明了巴氏消毒法:將液體加熱到一定溫度(葡萄灑是50℃,牛奶是72~75℃),可以既殺死其中的有害細菌,又能最大程度地保留其中的有益成分和味道。人們把這一方法也借用到牛奶保質上,由此解決了牛奶易變質的問題。從此,牛奶成為廣受歡迎的好食品,而這種保存牛奶的方法,至今還被廣為使用。
而奶粉的發明更有意思。19世紀,美國商人吉爾·伯頓由於投資“肉餅幹”生意失敗,他幾乎失去了所有的財產,在窮困潦倒之際,1852年,伯頓乘船穿越大西洋,當時船上的奶牛暈船暈得太厲害,無法分泌奶汁,一名嬰兒因此缺奶而死。這件事給伯頓觸動很大,他於是開始思索:有什麼辦法能夠延長牛奶的保質期呢?於是,他想出了濃縮奶的辦法。這就是奶粉的來曆。
日光燈為何啟動慢
日光燈的啟動是利用了線圈的自感現象。當打開開關接通電源後,日光燈兩頭的燈絲先發熱發光,使點亮管發生閃爍,接著再由放電管進行兩到三次的閃爍工作,燈管才被點亮。而白熾燈泡並沒有這些過程,直接打開開關就可以亮,所以顯得快些。
日光燈1879年,美國著名的“發明大王”愛迪生發明了白熾燈,結束了人類“黑暗”的曆史。人們在歡呼、慶祝這一偉大發明的時候,富有遠見的科學家已經看到了白熾燈明顯的不足之處:它隻利用電能的10%~20%,其餘的80%~90%的電能以熱損耗的形式被浪費掉。
“白熾燈靠電流加熱,使熱能轉換為光能,這種電能的利用形式太浪費了,能不能開辟一條電能利用的新途徑呢?”有的科學家提出了新的想法。美國的黑維特就是持這種想法的科學家之一。他一頭紮進實驗裏,將耐熱玻璃製成燈管,抽出燈管內的空氣。然後往燈管內充入各種金屬和氣體,反複進行比較。
1902年,黑維特發明了水銀燈。這種水銀燈是在真空的燈管中充入水銀和少量氬氣。通電後,水銀蒸發,受電子激發而發光。水銀燈比白熾燈亮多了,光線近似太陽光,能量利用率也較高。但是,水銀燈會輻射出大量紫外線,而紫外線是對人體有害的:且水銀燈光線太亮、太刺眼,太不實用了。
該如何改進水銀燈,使它更為實用呢?1938年,美國通用電子公司的研究人員伊曼,從霓虹燈的亮光中得到啟發,在突破了燈管啟動裝置的設計與製作大關後,終於製作了與水銀燈性能截然不同的熒光燈。
這種熒光燈是在一根玻璃管內,充進一定量的水銀,管的內壁塗有熒光粉,管的兩端各有一個燈絲做電極。它的工作原理是:通電後,水銀蒸氣放電,同時產生紫外線,紫外線激發管內壁的熒光物質而發出可見光。顯然,熒光燈沒有水銀燈的弊端,它比白熾燈更亮,且電能利用率高,省電。因此,它一誕生,便很快進入了一般家庭。由於熒光的成分與日光相似,因此人們也叫它“日光燈”。