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第6章 物理篇(2)

我们还可以测出这个向上压力的大小。只要小心地慢慢把水注到灯罩里去,等到灯罩里的水面接近灯罩外容器里的水面,这个圆纸片就会跌落下去。这就是说,纸片底下的液体向上所加的压力,恰好给纸片上面那个水柱的下压力平衡了,这个水柱的高度等于纸片沉在水面以下的深度。这就是液体对于一切浸在液体里面的物体所作用的压力的定律,有名的阿基米德原理告诉我们的,物体在液体里重力的“损失”也是从这里产生的。

(十五)鸡蛋里的鸡雏

拿一张浸过油的纸,把它粘在一张硬纸板中间的方孔上,就装配成一个油纸幕。幕的后面放两盏灯,请你的观众在幕的前面观看。现在,把一盏灯点起,譬如把左面的一盏灯点起。

在点起的灯跟纸幕之间,加进一个椭圆形的硬纸片,于是幕上就出现了一个鸡蛋的影像。然后点燃右面的灯,这时你就会看到那鸡蛋边上仿佛比较明亮,中心部分却暗了下去,清楚地看到了一只鸡雏的影像。

这是怎么回事呢,原来,在你右面那盏灯的前面,放着一个鸡雏形的硬纸片。把这盏灯点亮以后,幕上那椭圆形的影子上又有右面的灯射来的一个鸡雏的影子,而鸡雏影子四周受到右面灯光的照射,因此,鸡蛋的边上要比它的中央部分明亮。

(十六)能不能用沸水把水烧开

拿一个小瓶(普通小玻璃瓶或药瓶),在里面灌些水,把它放在一个搁在火上的清水锅里。为了使小瓶不碰着锅底,应该把小瓶挂在铁环上。当锅里的水沸腾的时候,似乎瓶里的水也会跟着沸腾。可是不论你等多久,瓶里的水总不会沸腾。

纯水在100摄氏度的时候就沸腾。在普通条件下无论怎样对它再加热,它的温度也不会再上升。这就是说,我们用来对瓶里的水加热的那个热源的温度既然只有100摄氏度,那它能使瓶里的水达到的温度也只有100摄氏度。这种温度的平衡一经来到,就不会有更多的热量从锅里的水传到瓶里。

因此,用这种方法来对瓶里的水加热,我们就不能使它得到转变成蒸汽所必需的那份额外的“潜热”(每克100摄氏度的水还需要约2000焦以上的热才能转变成蒸汽)。这就是小瓶里的水无论怎样加热总不能沸腾的缘故。

我们会发现这样一个问题:小瓶里的水和锅里的水有什么区别呢?要知道在小瓶里的也同样是水,只是同锅里的水隔着一层玻璃罢了,为什么瓶里的水就不能同锅里的水一样沸腾呢?

就是因为这层玻璃阻碍着瓶里的水,使它不能同锅里的水一起对流。锅里的水的每一个分子都能直接跟灼热的锅底接触,而瓶里的水就只能同沸水接触。

所以用沸的纯水来烧沸水是不可能的。可是如果向锅里撒一把盐,情况就不同了。盐水的沸点不是在100摄氏度,而是要略微高一些,因此,也就可以把玻璃瓶里的纯水烧沸了。

(十七)“没底”的酒杯

杯子里完全装满了水,在杯子旁边有一些大头针。

请你把大头针一枚一枚投进杯子里去,数着你投进去的数目。投大头针的时候要谨慎小心:要小心地把针尖放进水里,然后轻轻把手放开,不让有一点震动,也不加一点压力。你默默地数着:1枚、2枚、3枚,已经有3枚落到杯子底上了——可是水面并没有变动。10枚、20枚、30枚了,杯里的水并没有溢出。50枚、60枚、70枚……已经是整整100枚大头针丢在杯底了,可是杯里的水仍旧没有溢出一点来。

而且,还不只是没有水溢出来,甚至看不到水面有显著高出杯口的情形。再加多些大头针看看。200枚、300枚、400枚大头针已经沉到杯底了,可是,仍旧没有一滴水从杯口溢出来;只是现在已经可以看到水面比杯口略略高起一些了。原来,这个奇怪现象的解答正在水面高起这一点。玻璃只要略沾些油污,便很难沾水;在我们杯口的边上,也跟一切常用的器具一样,难免由于人手的接触留下一些油脂的痕迹。杯口的边上既然不会沾水,那么,被杯里的大头针所排出的水就只好形成一个高起的凸面。这个凸面的高出程度很不显著,这只要花一点时间算出一枚大头针的体积来,拿它跟这个高起部分的体积比较一下,就知道大头针的体积只有高起部分的体积的几百分之一,因此在这个装满水的杯子里才能找出容纳几百枚大头针的地方。用的杯子杯口越大,可以容纳的大头针也越多,因为杯口越大,高起部分的体积也越大。

(十八)筛子盛水

拿一个金属丝编成的直径15厘米大小的筛子,筛孔不必太小,把筛网浸到熔化的石蜡里。然后把筛子拿起,金属丝上就覆上一层薄的人眼睛几乎看不见的石蜡。

现在,筛子仍旧是筛子,但是现在你已经能够用它来盛水了。在这种筛子里,可以盛相当高的水层而不会让水透过筛孔漏下来,只要你盛水的时候小心些,并且不要让筛子受到震动就可以了。

为什么水不会漏下去呢?因为水是不会把石蜡沾湿的。因此,在各筛孔里造成了向下凹的薄膜,正是这个薄膜支持了水不漏下去。

假如把这浸过石蜡的筛子放到水上去,那么它就会留在水面上。可见这筛子不但可以用来盛水,而且还能在水面上浮起。

(十九)漏斗的改善

假如你曾经用过漏斗把某种液体注到玻璃瓶里去,你一定有这样的经验,就是一定要常常把漏斗向上提起一下,否则液体就会留在漏斗里,不流下去了。这是因为瓶里的空气没有排出去的路,因此它的压力阻碍了漏斗里的液体流进去。起初固然也会有一些液体流下去,这是因为瓶里空气受到压力的作用,略略缩小一些的缘故。但是,空气的体积一压缩,压力也就增高了,就会抵住漏斗里的水的压力。因此,假如不把漏斗提起,让压缩的空气逸出,漏斗里的水是不可能继续流进瓶里去的。

因此,最实际的办法是把漏斗的外面做成瓦楞形,使漏斗架在瓶口上以后,仍旧留出许多间隙,让瓶里的空气往外流。这种构造的漏斗在平常还没有见到应用,在实验室里却已经在用这种构造的漏斗了。

(二十)在开水里不融化的冰块

把一小块冰丢到装满水的试管里去,由于冰比水轻,要想不让冰块浮起,再投进去一粒铅弹、一个铜圆等等去把冰块压在底下,但是不要使冰跟水完全隔离。现在,把试管放到酒精灯上,使火焰只烧到试管的上部。不久,水沸腾了,冒出了一股一股的蒸汽。这时,我们会发现,试管底部的那块冰却并没有融化!

这是什么原因呢?原来试管底部的水根本没有沸腾,而且仍旧是冷冰冰的,沸腾的只是上部的水。我们这儿并不是什么“冰块在沸水里”,而是“冰块在沸水底下”。原来,水受了热膨胀,就变得比较轻,因此不会沉到管底,仍旧留在管的上部。水流的循环也只在管的上部进行,没有影响到下部。至于下部的水,只能经过水的导热作用才受到热。可是我们应该知道,水的导热度是很小的啊。

(二十一)颜色的意外变化

一个大房间的角落里,有跟大客厅里一般的陈设。在那里你可以看见罩有暗橙色布套的木器,覆着绿色台布的桌子;桌上是盛着红色果子汁和花朵的玻璃瓶;书架上排满了书,书脊上有各种颜色的字。起初,这一切都是在白色灯光下的,接着,旋动了开关,白色灯光变成红色。这使得客厅里起了意想不到的变化:木器变成玫瑰色的了;绿色的台布变成了暗紫色;瓶里的果子汁变成跟清水一般没有颜色了;花朵也全变了颜色,变成了另外一种花了;书脊上的字呢,连痕迹也不留地消失了……继续旋动开关,室内就充满了绿色的灯光,于是整个客厅的陈设又变得使你认不得了。

这正好说明物体色彩的理论。这理论基本的一点就是,物体表面的颜色总不是它所吸收的光线的那种颜色,而是它所反射的光线的颜色,也就是投向看的人的眼里的那个光线的颜色。这情形可以归纳成这样。

“当我们用白色光线照射物体的时候,红色是因为绿色光线被吸收而形成的,绿色是因为红色光线被吸收而形成的,在这两种情形下,其余的颜色是都显现出来的。可见,物体是用不寻常的方法得到它的颜色的:有颜色不是加上什么的结果,而是减去什么的结果。”因此,方才那块绿台布在白色灯光下之所以显出绿色,就是因为它能够反射绿色以及在光谱上跟绿色相近的光线;至于其余的光线,绿色台布只能反射微小的一部分,大部分却给吸收了。假如把红紫两色的混合光线射到这块台布上,这块台布反射的几乎只是紫色的光线,而把大部分红色光线吸收,因此眼睛就得到暗紫色的感觉。

(二十二)听话的鸡蛋

准备:鸡蛋、玻璃杯、水、细盐、筷子。

1.取一个玻璃杯,倒入多半杯水。

2.取鸡蛋放入水中,见鸡蛋沉入水底,此时鸡蛋所受到的浮力小于它所受到的重力。

3.向玻璃杯内缓缓放入精盐粉,盐在水中溶解后,盐水的密度逐渐增大,达到一定密度时,可看到鸡蛋悬浮于盐水中。此时鸡蛋所受的浮力等于它所受的重力。你可以随意拨动鸡蛋,你想让它停留在什么地方,它就停留在什么地方。

4.继续向盐水中加盐,增大水的密度,直到鸡蛋所受的浮力大于它所受的重力,我们便可以看到鸡蛋缓缓上浮,最后漂浮在盐水的上面了。

(二十三)小猴爬树

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