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际上里面有少量水银蒸气。
思考:
1。现在我们将液体换成气体,也就是说,空气对其中的物体有没有浮力?【氢气球为什么要用绳子牵着?不然就飞跑了】
2。鸟在空中飞行,飞机在空中飞行,是浮力起的作用吗?【我们为什么飞不起来?】
3。早年农村可以见到手动式抽水机,在使用前要给上面的橡胶活塞倒些水来密封。那么井水最高能抽高多少米?【1个大气压对应多少米高的水?为什么可以这样估计?】
4。人蹲久了,突然站起来,为什么会眼前发黑、发晕?【人心脏的压力,至少可以把血液提高多少?考虑到维持血液流动】
5。接问题4,长颈鹿身高5。5米,什么情况对它生命可能造成威胁?【脖子长,采食范围大,可高可低,那么…】
生活中出现的压力和浮力:
1。自来水系统、喷泉
2。抽水马桶水箱(浮力结合杠杆实现自动注定量水、水压力实现冲)
3。打气筒
4。过桥米线的汤
5。血压计
6。孔明灯
7。公园里面的游船
在地球上,任何物体都受到地球的吸引力,所以重力无所不在。我们生活在大气中,周围物体都受到大气的浮力。不过空气密度小,浮力很小,多数情况下都可以忽略。当某些物体很大时,浮力就是不可忽略的。
古代的应用:
船,是影响人类文明进程的工具。道路和运输,一直是制约文明交流和发展的主要因素。在现代机械和化工没有发展起来前,水运是性价比最高的运输手段。在4000年前,古希腊人就驾驭船,殖民地中海和黑海区域。南岛语系的人征服印度洋和太平洋也必须使用船。在运输量需求大的地方,人类开凿运河沟通水路。比如灵渠、京杭大运河、基尔运河、巴拿马运河、苏伊士运河。船的漂浮是依赖浮力,而前进的动力则可以是人力(希腊三桨座战船Trireme)、风力(中国硬帆、阿拉伯软帆)、机械动力(蒸汽机。富尔顿)、核动力(鹦鹉螺号)。
近代的应用:
1。气球,包括热气球和氢气球。可以带人飞上天空,从新的角度观察世界。在飞机不成熟的年代,气球可以进行侦查(炮兵校准)、空中运输(齐柏林伯爵)。在航天技术不成熟的年代,气球可到达平流层顶部,进行天文观察。
2。挖掘石油,往油井中注入高压热水,可使石油自动喷出。像自流井是内部本身压力大,足以克服液体升高至地表对应的压力。在深井中采水,依靠泵水机强大的压力克服水自身的重力。采水溶性矿(岩盐)或热熔性矿(硫磺),方法类似。
观察:
1。香烟对身体有害,但是很多人在吸。观察吸烟的过程,看烟是如何进入身体的,注意站在上风口避免受害。
2。医院的输液系统,一般药瓶挂在比较高的位置,中间是调节流量的缓冲区,最低位置是输液针头,扎入血管。当无意中降低了缓冲区的高度,会发现血液倒流进输液管。
3。水枪抽水、医院抽血,都是利用真空原理。观察这些真空的制造过程。
梅乐芝经理的科普文章(四)
初夏,微风拂面,清爽宜人。山雨欲来风满楼,这时候风就较大,可以感受到风的力量。在沙尘暴肆虐的季节,吐鲁番的风飞沙走石,对人的生命构成巨大威胁。这时候风已经成为一种主宰力量。
风是空气流动的效果,从宜人的微风到暴虐的狂风,差别仅仅是空气流动的快慢。衡量快慢,我们引入速度这个指标,速度指标适合任意非静止物体,目前我们是描述空气流动的情况。速度就是一定时间内空气流动的距离。一般设为1秒,也可为1小时。如何体会速度快慢呢?人正常情况下的行走速度大约是1小时5公里,也就是1秒1。5米,写作1。5m/s。骑自行车大约是5m/s,跑得最快的人大约10m/s。电动自行车可达15m/s(危险!),长途汽车在高速路上25m/s以上,动车50m/s以上,客机250m/s,军用飞机可达1000m/s以上,航天火箭8000m/s。
描述风速通常用蒲福风级(Beaufortscale),按强弱,将风力划为“0”至“12”,共13个等级。在20世纪50年代,风级扩展到17级,共18个等级。和我们日常熟悉的情况比较,可大致了解风级。5级风,风速大约是10m/s,和人极限快跑的速度差不多。10级风,速度大约是25m/s,和高速客车差不多。如果想要体验一下大风,高速公路上窗户开个小缝,用鼻子感受一下,就知道这个10级风的威力:人已经无法呼吸!早期的飞机没有密封舱,飞行员都是直接暴露在空气中,可以肯定,这种飞机的速度不如现代的高速客车。在陆地上很难感受到10级以上的大风。例外的情况是南极大陆,这里10级大风是很温和的情况。这里和其他地方不同,基本由冰覆盖,大陆中心地势高而冷,空气密度大,导致风是由中心向外吹,并且没有地形阻挠降低风速。极限情况超出了蒲福风级的最大值,有记录的最高风速是100m/s。
液体流动和气体流动有一定的相似性,地球上的液体主要是水(海水)。在海边可以观察海水的流动,平常速度很低,台风季节能看到海水的高速情况。但无法与空气的高速比较。但水的密度远远大于空气,因此破坏力也很大。一般主要考虑风的因素是因为风可以深入陆地,并且带来大雨,影响范围广。而海浪仅仅对海边有影响,除非出现大海啸,影响范围增加,破坏力巨大,也是必须提防的情况。一般天气预报对台风进行密切跟踪,预测破坏地区和力度,以做好防范准备。
在日常生活中,空气和水的流动效果表现为多种形式。观察小河,小河中的水看作水流,在河面宽广的区域,水流缓慢,在河面狭窄的地方,水流快速。这是什么原因呢?无论河面宽窄,河水不会消失,那么河水的出水量不会变化。比如说1秒出水1吨。那么宽河面处,水量大,只能流得慢些,不然河水供应不上。河面窄的地方,必须流的快些,不然水就溢出了。也就是说无论在河的那里,水的横截面*水的流速是固定不变的,这个就是河的出水量。实际生活中有大量类似情况。
思考:
使用管道煤气进行烹饪,在做饭高峰时期,比如晚饭,就发现煤气量很小,气量阀门即便开到最大,气量也小。比如半夜做个宵夜,打开煤气就发现气量很充足。将煤气使用情况和上述的河水流量对应起来。
夏天天热,空调使用很普遍。在最热的时期,会出现分片停电现象。在冬天需要供暖时期,也会出现。原因何在?
咸海,曾经是世界第四大湖泊。早在2000多年前,陈汤曾在附近斩杀匈奴郅支单于,并写下“宜悬头槁于蛮夷邸间,以示万里,明犯强汉者,虽远必诛”。咸海依赖阿姆河和锡尔河注入水,在两河改道灌溉农田后,开始萎缩。左右两图分别是1989年和2008年。与此类似的情况有,塔里木河及下游的罗布泊,黑河和下游的居延海,黄河及下游的海水倒灌。
杭州湾的钱塘江潮农历每月初一至初三、十五至十八出现,而农历八月十八因潮水最为壮观,观察地图,为什么在这里出现大潮。
现在城市的高楼大厦越来越多,经常可以见到街道两边高楼排成墙。整个城市平均风速比郊区小,但在这些墙之间经常有大风。
风经常会带起灰尘,当然在植被覆盖密集的地方没有这个问题。若风较大,小沙粒、石子都带得起来。同样水在流动时,也携带泥沙。这些携带了大量固态颗粒的流体,可极大地改变途径环境。
雅丹地貌,或称为风蚀脊(Yardang)是典型的风蚀性地貌。“雅丹”在维吾尔语中的意思是“具有陡壁的小山包”。风带起的石粒,大粒的贴近地面,小粒的在空中,在石粒与山体碰撞中,山体下部往往遭受较强的剥蚀作用,并逐渐形成向里凹的形态。如果小山包上部的岩层比较松散,在重力作用下就容易垮塌形成陡壁,形成雅丹地貌,有些地貌外观如同古城堡,俗称魔鬼城。敦煌西北有雅丹国家地质公园,准噶尔盆地东部也有类似地貌。事实上,沙漠地区或多或少都存在雅丹地貌,只是特征明显与否。
水的密度比空气大得多,对周围环境的冲击更大,更易改变地貌。河道都是水自然冲击而成。水可以溶解气体,溶解某些气体后水具有一定的腐蚀能力,这也是改变地形地貌的巨大力量。
500万年以前,现在非洲和欧洲之间的地中海完全干涸,成为一片盐泽。而埃及的尼罗河依然奔腾,但曾经的海面消失了,河水流入一个巨大的盆地。河水切割曾经的海盆岩石,形成了1000多米深的河槽。当地中海又恢复与大西洋沟通时,这些河槽被泥沙填充。钻探石油发现了这个曾经的槽道,也进一步证明了地中海的历史。
瀑布是河流形成的壮观景象。像尼加拉瓜、伊瓜苏、维多利亚、安赫尔瀑布,都是著名大瀑布,但这些瀑布不能永远维持下去。刨去地质变迁因素,瀑布的落水冲击而下,对形成瀑布的断崖底部慢慢进行侵蚀,导致断崖逐渐后退。而水流本身又对崖口缓慢进行消减,瀑布的地形构造在缓慢消失。
喀斯特地形,是以斯洛文尼亚地名命名的。以石灰岩为主要构成。水溶解二氧化碳后,产生轻微的腐蚀性,尤其对石灰岩效果更明显。在水流过喀斯特地形区域后,逐渐腐蚀水流路径上的石灰岩。形成溶洞、地下暗河等景观。在中国,广西、贵州、云南、四川都大量分布这喀斯特地形区域。在这些区域都是著名的风景区。在地球形成早期,地表全是熔岩,石灰岩无法存在。目前的石灰岩都是生物的遗骸形成的。比如贝壳、珊瑚等。生物化石基本也以骨骼为主,其他组织分解太快,难以保持形成化石所需的时间之久。而骨骼含钙量高,可当半个岩石看待。我们的骨骼也含有大量钙,君不见补钙广告那么多吗?并且土法补钙就是喝骨头汤,体现吃啥补啥的朴素观点。
海洋中的珊瑚虫,骨骼主要成份为碳酸钙。大量骨骼聚集物就是我们古代所说的珊瑚,尤以红色为佳,还可入药。珊瑚虫的遗骸长期积累形成了大量的石灰岩。现代空气中二氧化碳含量增加,导致海水酸度增加,造成大量珊瑚虫死亡,表现为珊瑚白化。
思考:
火星上有过去大洪水流下的痕迹。而如今尚未在火星找到液体水,在大洪水过去如此长久,火星上的风还未能消除水流下的痕迹。有哪些可能的原因呢?
目前多数文明都有大洪水传说。在北美发现史前的一次超级大洪水遗迹(最近一次冰河末期),形成的痕迹和火星大洪水的很类似。但这个只证明北美发生了。其他地区的大洪水如果存在的话,痕迹呢?
雅鲁藏布大峡谷和科罗拉多大峡谷,都是世界上壮观的峡谷。河流经过长时间冲刷,造就了这样地质奇观。那么这些峡谷最深可达到什么程度呢?
近年来沙尘暴在中国经常出现,遮天蔽日。但都是地球局部情况。历史上美国上世纪三十年代出现过黑风暴,上世纪六十年代苏联时期蒙古西部也出现过。原因都是草原被破坏,在风的作用下,土壤不同细粒按照大小不同分布在空中不同高度,被吹到其他地区。其中的细微粒(微米级别)可以上升到平流层(黄土高原就是风吹来蒙古高原上的细土堆积而成)。上世纪海湾战争后科威特的油井被点燃,燃烧的黑烟微粒进入平流层蔓延至北美。几年前冰