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趣味物理学-第14章

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针!而事实上,只要仔细地把针一枚一枚投进去,你的确能够把整千枚大
头针投进杯里去,甚至这些大头针看起来已经满杯都是或者已经突出到杯
口以外了,水却仍旧一点没有溢出来。

煤油的奇异特性

凡是用过煤油灯的人,大概都会有过这样一种经验:你把煤油灯装满

煤油,然后把它的外壁擦得干干净净,但是过了一小时,你发现它的外壁

又有煤油。

这个现象说明煤油的一种特性。原来你没有把煤油灯加油口的盖子旋

紧,因此,很想沿着玻璃表面流开去的煤油,就爬到了容器的外壁上。如

果你想避免煤油的这一种麻烦,那么就得把盖子尽可能旋紧②。

煤油这个“爬行”的特性,使得用煤油(或石油)做燃料的轮船感到

非常头痛。在这种轮船上,假如不采取适当的措施,会完全不可能运载货

物,除非是运煤油或石油;因为这种液体透过看不见的间隙“爬”出来以

后,不但流遍了油箱的外面,并且会到处渗开去,甚至渗到乘客的衣服上。

而对这种恶作剧斗争的许多尝试,却常常是没有效果的。

英国幽默作家詹罗姆在一篇开玩笑的中篇小说《三人同舟》里讲到煤
油的一段描写,并没有过分夸大,他写道:

我不知道还有什么东西会比煤油更会向各方渗开的。我们是把它装在

船头上的,它却从那儿偷偷地窜到船艄,一路上把所有的东西都染上它的

气息。它渗透了船身接合的缝子,落进了水里,发散到空中,毒害了生命。

有时候刮起了北面来的煤油风——这真是一种新奇的风;有时候是南面吹

来的,有时候是东面或西面吹来的,但是不管它从哪一面吹到我们这儿来

的,总是充满着煤油的气息。在黄昏的时候,这个气息减低了落日的奇观,

而月光呢,也沉浸在煤油的气息里。。我们把船系留在桥边,上岸到城里

去走走——但是一阵可厌的气味始终追随着我们。仿佛整个城市都给这种

气息渗透到了①。

煤油这种会布满容器外壁的特性,常常使一些人认为煤油会透过金属
和玻璃,这种想法自然是不正确的。

不沉的铜圆

铜圆在水里不沉,不但童话里有这种事情,就在实际上也有。你只要
做几个简单的实验,就会相信这句话了。让我们从最细小的物件——缝衣

② 雨滴落下的情形,只在落下的最初瞬间跟自由落下的物体相象,在落下开始以后第一秒的后半秒,它的
落下已经变成匀速运动了,雨滴的重量和空气阻力相平衡,空气阻力随雨滴速度的增加而增大。

旋紧盖子之前,不要忘记看看容器里的煤油会不会装得太满了:因为煤油在受热的时候膨胀得很厉害(温

度增加100 度时,体积要增加原体积的十分之一),为了避免容器胀破,一定要预先留出一些给煤油膨胀

的空隙。


针——开始。要使一枚针浮在水面,看起来是不可能的事,但是实际上这
件事情做起来并不怎么困难。把一张薄纸放到水面上,上面放一枚完全干
燥的针。另外用一枚针或大头针把薄纸慢慢压到水里去,从纸边开始一步
一步压到纸的中心;等到全张纸都湿透了,它就会自己沉没下去,而针却
仍旧留在水面上。假如你有一块磁石,那么你甚至可以把磁石放在杯子外
面水面的旁边来控制针在水面上浮动。

在相当的练习以后,你竟可以不用薄纸就把针放在水面上:只要用两
只手指抓着针的中部,在离水面不远的地方水平地放下就可以了。

你还可以用一枚大头针(不要比2 毫米粗)、钮扣或者小巧的平面形
的金属物件来代替缝衣针。等你这一些都已经会做而且熟练了之后,可以
拿一枚铜圆去试试看。

这些金属物品所以能够浮在水面上,原因是这些东西在我们手里蒙上
了一层极薄的油,使得它们不容易沾水。正是因为这个缘故,漂浮着针的
水面四周,形成了一个凹下去的表面,这种表面凹下去的情形我们甚至能
够看得出。液体(水)的表面薄膜一直在想恢复原有的平面,因此对针发
生从下向上的压力,支持了针不会沉下去。此外,针所以没有沉下去,还
受到液体排斥力的作用,因为,根据浮体定律:针所受到的从下向上的排
斥力量(浮力),等于它所排开的水的重量。

使缝衣针漂浮的最简单的方法,是事先把它涂上一层油;这种针可以
直接放到水面去也不会沉下。

筛子盛水

连用筛子盛水这样的事情也不只是在童话上才有。物理学的知识帮助
了我们做到这件一般认为不可能的事情。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(大约在1 毫米上下),把筛网浸到熔化的
石蜡里。然后把筛子拿起,金属丝上就复上一薄层人的眼睛几乎看不见的
石蜡。

现在,筛子仍旧是筛子,——那儿有可以透过大头针的孔,——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,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层不漏下去。

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,而且还能够在水面上浮起。

这个看来好象奇怪的实验,解释了我们平日看惯了的却没有好好想过
的许多最普通的现象。木桶和小艇上涂松脂,塞子和套管上抹油,以及所
有我们想要做成不透水的物体上都涂上油漆之类,还有在织物上涂敷橡
胶,——这一切,目的无非跟方才筛子浸石蜡一样。总的目的是一样的,
不过在筛子的情形更显得特别罢了。

泡沫替技术服务


钢针和铜圆浮在水面的那个实验,跟矿冶工业上用来选出矿石里的有
用矿物的方法很相象。选矿的方法有许多种,我们这儿讲的“浮沫选矿法”
是最有效的一种。在别种方法不能够完成任务的时候,这个方法仍旧可以
应用得相当成功。

浮沫选矿法的实际情形是这样的:把轧得很碎的矿石装到一只槽里,
槽里盛水和油,这油有一种特性,能够在有用矿物的粒子外面包起一层薄
膜,使粒子不沾水。通空气把这混合物强烈搅动,就产生许多极小的气泡
——泡沫。包有薄油膜的有用矿物的粒子一跟空气泡的膜接触,就会连在
气泡上,随着气泡升起,跟大气里的气球把吊篮升起一样。至于没有油膜
的别种粒子,却不会附到气泡上,就仍旧留在液体里。应该注意,空气泡
的总体积要比那些有用矿物的粒子的总体积多许多,因此气泡是能够把这
些固态的矿屑带到上面去的。结果,有用矿物的粒子几乎全部附着到泡沫
上,浮到液体的表面来。把这层泡沫刮下来去继续处理,这里所含的有用
矿物就比原始矿石所含的丰富几十倍。

在今天,浮沫选矿法在技术上已经研究进步到很高的水平,只要选择
适当的液体,可以从随便什么成分的矿石里把每一种有用的矿物都提出
来。

浮沫选矿法虽然在工业上已经有了广大的应用,但是这个方法的物理
作用方面,却还没有透彻明白。在这件事情上,实践走在理论的前面。浮
沫选矿法不是从理论上产生的,而是从一件事实的仔细观察上产生的。在
前世纪末期,有人在洗濯装过黄铜矿的染满油污的麻袋的时候,发现黄铜
矿的细屑跟着肥皂泡浮了起来。这件事情推动了浮沫选矿法的发展。

想象的“永动机”

许多书上谈到“永动机”的时候,时常把下面一种当做真正的“永动
机”来描写:盛在一个容器里的油(或水),给灯芯吸到上面的一个容器
里,然后经过另一批灯芯的作用,吸到更高的容器里;最上面这个容器有
一个流出口,让油从这里流下去,冲在下面一个轮子的叶片上,使轮子转
动。以后,流到底下一个容器里的油又给灯芯吸到最上面的容器里。于是,
上面那个流出口就会不断有油流下来,不断地冲在轮子上,轮子也就会永
远不停地旋转下去。。。

但是,假如描写这种转轮的作者们肯花一些工夫去把它制造出来,那
么一定就会发现,不但这个轮子不会转动,甚至连一滴油都不可能升到最
上面的那个
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