倒出的水為什麼總容易沿杯子外壁漏出去?

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倒出的水為什麼總容易沿杯子外壁漏出去?

倒出的水為什麼總容易沿杯子外壁漏出去?| 趣問萬物

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當我們試圖將一杯水倒入另一個杯子裡的時候,總有一些“非主流”順著杯子外壁溜走。不用怪自己“手殘”,這是轉移液體時的普遍現象,被物理學界通稱為“茶壺效應”。早在1956年,物理學家馬爾克斯·雷納就對茶壺效應產生了興趣。他發現液體流速越快,就越不容易沿茶壺嘴外壁漏出去。速度越快擁有的動能越大,越難改變出水時的運動方向可以理解,但為什麼慢了就會被壺嘴“吸引”過去呢?後來,有研究者找出了多個與茶壺效應相關的因素,包括液體的流速、茶壺嘴邊緣的曲率半徑、茶壺的材質等。尤其關鍵的是壺嘴材料的潤溼性(wettability),也就是液體潤溼固體表面的能力。玻璃、陶瓷這類材料之所以容易被水粘附,是因為上面有許多細小的孔道會產生毛細作用牽拉液體。同樣地,當液體流到壺嘴邊緣,毛細作用也會對液體產生牽拉,順著壺嘴流下。但是由於毛細作用效果有限,較快水流的

動能就可以將其克服。


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普通茶壺(a)和超疏水處理茶壺(b)倒水 | 圖源:C. Duez et al. 2009

因此,在茶壺表面塗上類似荷葉結構的超疏水材料,降低其潤溼性,便能消除茶壺效應。另外,把壺嘴邊緣設計得薄而銳利,也有助於減輕茶壺效應,比如金屬茶壺就不容易漏水。不過和其他一些看似普通的現象一樣,我們至今還未能給茶壺效應一個完美的解釋。


史上最大的聲音有多大?

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施工的電鑽聲是我們日常生活中最難以忍受的噪聲之一,如果你手持電鑽,聽到的噪聲大約為100分貝,而人類記錄過的最大聲音能讓你在離它160千米的地方,聽到比電鑽聲大得多的聲音(170分貝)。要知道超過120分貝的聲音就能即刻造成聽力損傷。1883年8月27日,我們的地球彷彿蓄積已久,發出了有史以來最大的“咆哮”聲。咆哮的出口位於爪哇島和蘇門答臘島之間的巽他海峽,伴隨著喀拉喀託火山的劇烈噴發,一連串驚天巨響席捲了方圓數千千米的區域,覆蓋50多個國家和地區。連遠在4800千米外的毛里求斯都清晰地聽到了類似重炮轟鳴的響聲,幾乎相當於在新疆聽到了黑龍江的現場直播,不過受聲速的限制,會有數小時的延遲。


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喀拉喀托火山聲音傳播範圍(陰影)佔地表總面積的1/13

4800千米處已經覺得是炮響,距離喀拉喀托火山64千米遠的船員聽到的聲音就不是震耳“欲聾”,而是“真聾”。一位船長記錄道,巨大的爆炸聲使他半數船員的鼓膜都被震破,他當時以為是世界末日來臨了。這場載入史冊的火山噴發造成的影響不僅是長時間的聲波衝擊,更可怕的是,它引發了一系列連鎖災難,包括毀滅性的海嘯和地震奪走了數萬人的生命,可以算是人類最接近末日的時刻之一(文末視頻感受火山噴發)。


存在液態的行星嗎?


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圖源:sciencefocus

地球表面雖有7分海洋,但和常見的行星類型一樣,佔絕對體積的還是固體,因此被稱為巖質行星。另一種我們常聽到的行星類型是氣態行星,最出名的就是木星和土星。固態和氣態的都有了,為什麼沒聽過液態行星?

這裡就要指出大家的一個誤區,其實我們所謂的氣態行星並非完全是氣態的,甚至根本不是以氣體為主。以木星和土星為例,它們主要是由氫(佔75%)和氦這兩種元素構成的。單質的氫和氦在地球上以氣態形式存在,但在這兩顆星球上可就未必了。


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木星和土星的確擁有厚實的大氣層,但由於其內部極高的壓力,深層的氣體會被壓縮成液體,甚至是固體,這才是它們的主體。科學家推測在木星和土星的中心還有一個岩石核心。也因為同樣的原因,完全液態的行星在我們的認知範圍內是不可能存在的。質量巨大的行星需要有一個緻密的核心提供引力,來保住外層的結構。而且星體從外至內,溫度和壓力相差巨大,物質的狀態也會發生相應變化。


植物也需要睡覺嗎?


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雖然沒有神經系統的植物不會像動物那樣入睡,但每種生物都有自己的晝夜節律,植物也不例外。在自然條件下,它們白天進行光合作用,積累有機物,同時也會進行呼吸作用;夜裡光合作用停止,呼吸作用繼續消耗能量用於生長代謝。但城市裡的行道樹在夜晚也會繼續受到路燈的照射。我們已經知道夜晚過長時間的人工光照會干擾人和動物的晝夜節律,那是否會對植物造成影響呢?在研究了夜晚燈光對6種常見行道樹(如黃金榕)的影響後,科學家發現,與自然生長的同類相比,夜間延長的光照使多數植物的葉面積增大。這就跟你白天吃正餐,晚上接著吃夜宵一樣,自然會長胖。植物看起來更茂盛似乎是好事,但在顯微鏡下仔細觀察,你就會發現其中的葉綠體發生了損傷

。萊斯大學的研究團隊發現夜晚“休息”對提高一些植物的免疫力也很重要。他們的研究對象是經典模式植物——擬南芥。自然光照週期下的擬南芥會釋放一類刺激性化學物質驅趕昆蟲,但光照週期被打亂的植株並沒有採取相應的防禦措施,結果落入蟲口。可見,不管對人還是對植物,“熬夜”都傷不起。


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