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聚丙烯酰胺生产车间


印染业污水聚丙烯酰胺实验效果

一看吓一跳:酷炫的物理GIF动图
2015-01-22 16:23:10  出处:果壳网   编辑:上方文Q   

射线与云

原理:这是一个威尔逊云室,其中漂浮着过饱和的蒸汽。当带电粒子(α或者β粒子)经过时,会产生凝集核,使得蒸汽冷凝形成雾气。如果给它加上磁场,根据粒子偏转情况还可以判断其电荷/质量比和正负。正电子、M子和K介子的发现都是拜它所赐。上世纪50年代后逐渐被气泡室取代。

注入的气体是氡220,它不稳定,半衰期约55.6秒,会很快衰变成钋216,然后再衰变成稳定的铅212,过程中先后释放出两个α粒子,所以你会看到很多的“V”字型痕迹。

花絮:查尔斯·威尔逊因云室获得1927年诺贝尔奖。继他之后发明气泡室的唐纳德·格莱瑟则获得了1960年的诺贝尔奖。

危险:中高。放射性同位素请小心对待。

丰饶之杯

原理:聚丙烯酸钠是高吸水性高分子的一种,能够和大量水分子形成相对稳定的氢键,从而实现吸水效果。在蒸馏水里可以吸收500倍自重的水分子,但溶液中离子会严重影响效果,所以请尽量不要用较硬的自来水或者矿泉水做这个实验。

花絮:由于它的吸水性极强,很多尿不湿的成分里有它。此外它还是很多人造雪的原料。

危险:很低,别吃下去就好。大部分物理实验还是比化学实验安全的。

化勺水

原理:网上一些传言会宣称这是神奇的热水,能融化勺子却不伤手……那么为啥这杯水没有蒸汽腾腾呢?其实水是普通的水,做手脚的是勺子。镓单质熔点只有29.76摄氏度,放在手心都可以融化,离开手之后又能重新凝固,但不推荐赤手接触。

花絮:这种低熔点特性还有一个用途,那就是做温度计。由于传统水银温度计的水银有毒,打破可能带来风险,有些国家已经禁用了医用水银温度计而用一种镓铟锡合金代替,它的熔点约-19摄氏度。

但是镓和水银不同,镓能浸润皮肤和玻璃,难以清洗干净,留下灰色的污渍斑。为了防止浸润,这种温度计的内表面不是干净的玻璃,而是镀了一层很薄的镓氧化物。

危险:低。镓单质一般认为是无毒的,但是有些研究认为皮肤接触可能导致皮肤炎。勿让镓接触金属物品,镓对很多金属都有极强的腐蚀性。此外,请勿用它来搞恶作剧,因为不知情者把勺子丢进茶杯后可能一仰头把镓喝进肚子里。

羽落术

原理:这里使用了一块钕磁铁和一只粗铜管。当磁铁从铜管中落下时,磁感线切割导体,在铜管中生成感生电流;这个电流反过来产生磁场作用在磁铁上,产生斥力阻碍它下落。

管子必须导电性良好,但不能是铁管。铁自身的铁磁性会干扰这一现象。

花絮:还记得高中的楞次定律讲的“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”吗?这就是了。

危险:很低……但是为了较好效果,铜管和磁铁都需要很大很重,不要砸到脚。另外钕磁铁是非常强力的磁铁,不要让它靠近电子产品,也不要靠近铁制品——它可能会把铁器吸过来,弄伤你的手指。

熔金

原理:这是一个双重现象,电磁感应加热和电磁悬浮。

电磁感应加热,是利用电磁感应现象,把金属放在快速变化的磁场中,从而在金属中产生涡电流。电流流经金属自己的电阻而发热,最终将金属熔化。

在这里,快速变化的电场,本身就是通过把交变电流通过粗大铜线圈而获得的。使用的电流功率为1.6千瓦,频率为204kHz。这枚铝块重2.6g,可以加热到1200℃,熔化是足够了。

至于电磁悬浮,和上一张图原理类似,只不过现在我们有外源的电磁铁,所以可以让它一直悬浮下去。同样,铁器因为自身铁磁性的干扰所以不能做这个实验。铝和铜是最适合的材料。注意磁悬浮这现象本身不需要超导体,虽然如果有超导材料会省很多电。

注意,这张动图经过剪辑,完整视频看这里。

花絮:这个现象不光是为了好玩,由于它使得小块金属在不接触任何加热元件的情况下就可以零污染熔化,所以在工业上也有用途。

危险:中。需要一定电工基础,灼热金属也可能导致严重烫伤。

魔术沙

原理:将沙子表面涂上疏水物质,放入水中就是这个效果。现在常见的魔术沙是沙子和三甲基硅醇反应的产物,硅醇基和沙子反应后剩下的甲基包在外面形成疏水层,所以进水之后它就会结成块以降低接触水的表面积,但是水不会粘在上面,所以拿出来之后立刻就还原成干的粉末了。

魔术沙的颜色是人为添加的颜料,但是入水之后都是银色。这是因为它憎水,表面带了一层气泡。

花絮:魔术沙刚发明时曾经考虑过用它处理原油泄漏,因为它和油混合后能帮助油沉入水底,不会杀死水鸟,但实践中所需沙子太多,成本不划算,最终没有投入使用。

此外,魔术沙最早可能是印度魔术师发明的,不过当初是沙子和热蜡混在一起。

危险:很低,除非你想自己合成魔术沙甚至三甲基硅醇……

艾尔莎的魔法

原理:看起来很恐怖,其实不是真的冰,只是醋酸钠过饱和溶液而已。过饱和溶液是溶质超出溶解度上限的不稳定状态,稍加扰动就会大量析出沉淀

如果把三水合醋酸钠晶体加热到熔点(约58摄氏度),晶体会一边熔化、一边释放出结合的水,然后熔化的醋酸钠又会溶化在释放出来的水里,成为很浓的溶液。将这些溶液冷却到室温下也不会析出,而是变成过饱和溶液。现在如果伸手进去形成凝结核,溶质会立刻重新结晶为三水合醋酸钠晶体,这一过程带走的水又促进了进一步结晶,很快整瓶都会完全变回一开始的样子——一堆白色晶体,没有一点游离水。

花絮:结晶的过程会放热,所以它可以用来作为暖宝宝。和别的依赖化学反应的暖宝宝不同,这一种是可逆的——用完之后把它丢回沸水中煮几分钟就好了。可惜这种没法持久放热。

危险:很低。醋酸钠无毒且便宜,但是如果量和反应速度控制不当,伸手进去有可能会烫着。

番外:错误的物理学实验方法一则


《君臣人子小命呜呼》

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