第1章 为什么水是湿的?

作者:杰玛·埃尔文·哈里斯

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类型:生活·百科

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更新时间:2019-10-06 11:28

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本章字节:2204字

罗杰·海菲尔德


罗杰·海菲尔德(rogerhighfield),科学博物馆组织外联主任,曾为《新科学家》杂志(newscienis)的编辑。他第一个做到了将一个中子在肥皂泡上反弹回来。


一个答案是:当你触碰一汪水时感到潮湿,是因为指尖告诉大脑那种感觉是“湿的”。


神经脉冲能将信息从皮肤传递到大脑,我们称之为触觉。触觉还能告诉你冷或热,粗糙或细腻,以及干或湿。水的感觉是潮湿的,这说明水是一种液体。


不过,水只是在0到100c之间才是液体,在0c以下,水是固态的冰。如果冰箱里的冰块被放在室温下,冰便开始受热融化,重新化成液体。当水壶中的水被加热到100c以上时,就变成了肉眼无法看见的气体,被称为水蒸气。(你看到壶中冒出的蒸汽其实是液态的小水滴,是水蒸气遇到壶周围的冷空气时形成的。)


如果你有一架超级显微镜,就会看到水是由分子组成的,每个分子又由更小的物质原子组成。你可以把这些东西想象成乐高积木,它们组合在一起构成你周围的一切,也构成你身体中的一切。


每个水分子都是由两个氢原子与一个氧原子结合成的。水分子之间也相互“黏合”,靠的是氢原子的一种特殊性质。关于这种特殊黏合(化学上称之为“氢键”),你长大后会学到更多的细节。现在你需要知道的是,这些氢键使水分子互相结合得更加紧密,比大小相近的其他分子都要紧密。这使水在很多方面都很奇特。


下面是水的一些奇特之处:


l液态水的表面有一层薄薄的“皮肤”,你不能看到它,不过它结实得足以令昆虫在其上行走。由于有这层皮肤,液态水可以粘在我们的手上和衣服上,让我们感到潮湿。其他一些液体,比如水银,在室温下不会有潮湿的感觉,因为它没有这种轻微的粘性。假使你把水银倒在手上,它会像弹球一样滚动。(不过别做这样的尝试,水银有毒!)


l与分子大小和水相似的其他物质相比,水沸腾和融化所需的温度要高很多。


l多数物质在冷却时会收缩,但在氢键的影响下,水在冻结时会膨胀,所以冰会上浮。


l美国加州大学伯克利分校的里奇·塞卡利(richsaykally)做了一些很机智的实验,牛津大学的大卫·克拉里(davidcry)随后又将实验做了很好的总结,实验显示:要想感觉到潮湿,至少需要6个水分子;如果少于6个,分子形成的水膜只有一个分子厚。当把第6个分子加进来时,整簇分子就会快速转化成一个微型水洼,于是我们便感觉到了潮湿。