游戏中的科学-第4章
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最容易出现这样的冻裂突起现象。
热、冷、冰83。不同的结冰时间
在牲口棚的覆盖着白雪的屋顶，寒冷时往往会结成各种不同的冰柱。有时是又长又细，有时则是又短又粗。这种形状的差别，应该如何解释呢？圈内牲口的正常体温，使屋顶最下层的积雪融化。融化的雪水被上层的积雪和其中包含的空气隔挡，不受外面低温的影响，而是在稍高于零度的温度下顺着屋顶瓦楞滴下。到了外面，这些水滴根据不同的寒冷程度，以不同的速度结冰。水滴一层一层地结成冰柱，温度不太低时，需要较长的时间，才能冻结完毕（见图A），温度很低时，则只需很短的时间（见图B）。
热、冷、冰84。纸做的锅
你想过用一只纸杯在明火或炽热的电炉灶盘上烧开水吗？你可以做一个试验：用毛衣针穿过一只装满水的纸杯，搭在两只酒瓶中间，在纸杯下点燃一支蜡烛。过一会儿，杯中的水就烧开了 — 而纸杯却安然无恙，连一点烤痕都没有。
水吸收了纸杯上的热量，在100度时沸腾。水的温度不会再升高，所以也达不到纸杯燃烧所需要的温度。
热、冷、冰85。自由飘浮的小气球
从新年集市给孩子买来的气球，会飞向天空；它有动力，因为它里面装有很轻的气体。在一个温暖的房间里，你也可以让一个气球飘浮在半空。窍门是：把一块硬纸板拴在气球上，让气球先是向下降落。你陆续把纸板剪小，直到气球开始缓慢上升，然后在你所需要的高度停住。
生暖气的房间里，流动着不同温度的空气层 — 冷的和重的靠近地面，而暖的和轻的则趋向天花板。坠着硬纸板的气球可以停在和其重量相应的空气层中。
热、冷、冰86。钓冰块
用铅笔和丝线做一支鱼杆，在一只杯子里装上水，让一个小冰块漂浮在水上。如何才能用这支鱼杆把冰块钓起来呢？把丝线头下降到冰块上，然后在冰块上撒几粒食盐。线头立即就会冻在冰块上。
食盐使冰块融化，这恰恰是几粒食盐在冰块上起的作用。一个物体融化时需要热量，于是热量被冰块表面上没有沾到盐粒的地方摄走，所以这里的液体立即重新结冰，把上面的线头冻在冰块上，于是就可以把它钓上来了。
热、冷、冰87。爆裂的石头
在冬天，你可以不用什么工具就把大块石头爆裂开来。在屋外找一块冻透的燧石，用开水浇在上面。它就会轰然一声爆裂。
爆裂的原理是，石头的外表迅速升温，以比内部更快的速度膨胀。这样产生的不同张力，使石头裂开。以同样的方式也可以使厚玻璃酒杯爆裂，只要在里面倒入过热的液体。玻璃导热能力差，因此就出现了各个层次的不同膨胀现象。
流体试验88。水龙头下的珍珠链
把水龙头开得很小，让它流淌出细细的水流，然后用手指挡在下面5 cm的地方。请仔细观察：你会发现在水流中出现神奇的波浪般的图案。把手指再稍微往上抬，波浪渐渐变成了很多小水球，直到最后形成一条珍珠链。
水流被手指阻挡，由于表面张力 — 液体分子间相互吸引而使表面收缩到最小的趋势 — 的作用，分裂成为圆形水滴。你把手指慢慢从龙头撤回来，水下流速度加快，水滴形状重新变得模糊。
流体试验89。水丘
在一只干燥的玻璃杯中灌满水，但不要让水溢出来。然后慢慢地往杯中放硬币，一个接着一个，你可以观察到水平面的变化。
你会感到奇怪，里面竟然可以放这么多硬币，而水却不漫出来：水杯上面形成了一个小水丘。
这个水丘是表面张力起作用的结果，这是水分子间的一种相互吸引力。最后甚至可以把一个小盐罐的全部食盐都缓慢地撒在水面上。盐在上面融化，分别进入水分子之间，而水却不会外溢。
流体试验90。漂在水上的金属
把一只大碗装满自来水。把小金属物件放在一块吸墨纸片上，然后用一把叉子，小心地把它们一起放入碗中。过一会儿，吸满水的吸墨纸沉入水底，但小金属物件却漂浮在水上。
由于金属重于水，照理说金属物件也应下沉。但它们却被一层薄薄的水膜所承载，它的形成，是由于水面的水分子相互吸引的力量（即表面张力）大于水的重量。用一个小肥皂刷往水中一碰，表面张力被破坏，漂浮试验宣告结束。
流体试验91。被破坏的水膜
用一截棉线系成一个环，放在一个注入自来水的容器中，让线环漂浮在水面上。拿一根火柴插入不规则的线环的中心，线环立即变成了圆形。火柴所以有这等的魔力，是因为它事先蘸了一点洗涤剂。洗涤剂进入水中，即刻向四周扩散，冲破了水分子在表面张力作用下形成的水膜。水膜突然破裂，陷入运动的水分子，从突破处向外冲去，把线环撑圆。
流体试验92。软木片爬水丘
取一只小玻璃酒杯，注满水直至边缘，放在桌子上，并在水面靠近边缘处放一个圆形软木片。如何才能使软木圆片移动到水面中央，而不许去触动它呢？
用一只小试管把水慢慢滴入酒杯中，直到形成一个水丘。开始时，重力使软木片留在稍微隆起的水面边缘。你继续向杯中滴水，水的附着力，即水分子和软木片之间的吸引力越来越强烈，于是软木片逐渐被拖上水丘的顶部。
流体试验93。排水试验
一枚原东德的十分尼铝制硬币，和西德的十分尼黄铜硬币大小一样，但前者的排水量却比后者大一倍。把硬币分别放在一把叉子上，小心放入灌满自来水的容器中。黄铜硬币沉入水底，而铝制硬币却几乎漂浮在水面上，尽管铝同样比水重。铝制硬币通过水的表面张力，像被一层精细的有弹性的薄膜托在水面上，防止了下沉。这枚硬币在这里排开了双倍的水量，它的水面上压出了一个水中凹槽。
流体试验94。松弛的附着力
把一张较厚的明信片剪成 — 像图中显示的那样 — 一个带舌头的盖，把它放在装满水的玻璃杯的水面上。请你试一试，在舌头上放多少枚硬币，这个盖才会被掀开。
你可能没有想到，上面竟能放那么多的硬币，这表明水分子和明信片之间的吸力 — 即附着力是如何强大。但你如果在水中放入少许洗涤剂，纸盖就会立即掀开。水分子的力量被洗涤剂明显削弱；我们说，水“松弛”了。这也是洗涤剂可以洗去污渍的道理。
流体试验95。把水打个结
取一只一公斤容量的罐头桶，在靠近底部并排钻五个2 mm 直径的小孔。把桶放置在水龙头下方，打开水龙头，让水从五个孔中流出。你用手指在五个孔上滑过，五股水流就会合并起来，就好像是扭在了一起。
水分子是相互吸引的，并因此在内部产生一种使液体表面缩小的趋势：表面张力。这也是水滴形成的力量。我们在这个试验中，可以清楚地看到这种力量：它使水流导向侧旁，然后统合起来。
流体试验96。分子的力量
用一根细铁丝做成一个3 x 8 cm 的方框，然后把一根直铁丝搭在中央。把这个铁丝框放进有少许洗涤剂的盘子里，让铁丝框挂上一层肥皂膜。用小棍儿捅破一个地方，中间的小铁棍立即就会滚到铁丝框的另一边去。
液体分子之间的吸力很强，肥皂膜几乎像是一面用气球绷成的平面。如果在一边把这个聚合状态戳破，另一边的吸力就获得了优势，把剩余的液体拉过去，甚至包括那根小铁棍儿。
流体试验97。飘在空中的水
把一只玻璃杯灌满水，用一个平的塑料盖盖在上面。按紧盖，把杯子一下倒转过来。把手拿开，塑料盖却贴在杯子上，挡住了杯中的水流出。
在一只10 cm高的杯子里，水对塑料盖的每平方厘米的重量为10克（因为一立方厘米的水重一克）。而盖外面的空气对每平方厘米的压力却达1000克。它比水的重量大许多倍，因而死死顶住了塑料盖，既不让空气进入，也不让水溢出。
流体试验98。葡萄粒之舞
在一只高水杯中注满带气的矿泉水，里面放入一枚或数枚葡萄粒。葡萄先是沉到水底，但立即就会上下跳起舞来，并自动旋转不停。
矿泉水中的气体在杯中被释放出来，那是二氧化碳。它在葡萄上集聚很多小气泡，直到足以使其向上浮动。在水面上气泡破裂，所以葡萄又开始下沉，然后这一过程再从头开始。
流体试验99。弹性的肥皂泡壁
用洗涤剂和水制成肥皂泡沫，再用小塑料盖和吸管做一只小烟斗。吹出一个肥皂泡，不要让它飞掉，而是用手指按住吸管吹口，让它留在烟斗上。让吹口接近一只燃烧的蜡烛，然后把手指拿开。火苗就会开始向一边倾斜，肥皂泡逐渐变小，最后消失。
尽管肥皂泡壁很薄，只有千分之一毫米，但它却有足够的力量把空气拢在里面。你打开了吸管的吹口，水分子鉴于表面张力的作用，聚成了水滴，把空气排了出去。
流体试验100。用肥皂当动力
把火柴的尾部劈开，在缝隙里放入少许软肥皂。把火柴放入装有自来水的盘子里，它就会迅速向前游去。在浴缸里，你甚至可以用多枚这样的火柴举行游泳比赛。
逐渐化开的肥皂不断破坏水的表面张力。于是产生了水分子朝后方的运动，这就成了火柴朝前走的反作用力。如果不用肥皂，而用洗涤剂，那么火柴的运动会更加快捷。
流体试验101。不透水的孔洞
在一个果汁瓶盖上用一根3 mm 直径的钉子，打30个 孔。瓶中灌满水后，把盖拧紧，用手捂住瓶盖。然后把瓶子倒过来，当你把手拿开的时候，瓶中的水却不流出来（最多有几滴）。每个孔都通过水分子的相互吸力在表面上结成了水膜，把孔覆盖。只有当空气进入瓶中时，水才能同时流出。
流体试验102。阿基米德原理
把一个容器装满水，并称出其重量。然后在水面上放一个木块。这样，就有一部分水从边缘外溢出来。请再称一次带水的容器，看其重量是否发生了变化。
重量没有变。从容器边缘外溢的水和那个木块重量完全一样。著名的数学家阿基米德在公元前250年发现，流体对物体的浮力，和它排开的同体积的流体重量是一样的。它只下沉到它的重量被浮力平衡的深度。
流体试验103。平衡的问题
取一把木尺作为天平放在一支有棱的铅笔上，并用两只装着水的玻璃杯放在两端，使其基本保持平衡。如果你把手指伸入其中一个杯子的水中，并不接触玻璃杯，它们还会保持平衡吗？
手插在水中的那只杯将向下沉。因为它的重量有所增加，增加的分量，就是手指排出的水的分量。
流体试验104。钓鱼时遇到的问题
一个男孩在鱼钩上挂着一只鞋。只要鞋在水中，鱼杆就是相当平直的。但是，当鱼杆往上拉的时候，它却向下弯得很厉害。如何解释这种现象呢？
这同样符合阿基米德原理。浮在流体中的物体，将失去部分重量，恰恰与它所排开的同体积的水的重量相同。这种所谓的重量损失，被称为浮力。
在这个实验中，进入水中的鞋所得到的浮力，恰恰使它的重量略重于水。把鱼杆拉起后，鞋恢复了原有的重量，另外还要加上鞋上带走的水的分量。
流体试验105。你的拳头有多大？
把一只装水的容器放在称上，并记下它的重量。把你的拳头放入水中，但不能接触容器，也不能让其中的水外溢。从重量的变化，你可以测出你的拳头的体积。
称上显示的重量的增加，恰恰是拳头排开的水的重量。由于一升水在4摄氏度时恰恰重1000克，即1克等于1立方厘米水。如果拳头进入水后，重量增加了300克，那就意味着你的拳头恰有300立方厘米那样大。
流体试验106。物体在水中的重量减轻了
把一块石头用铅笔和线绳固定在称信件的天平上（见图），记下它的重量。如果你把石头悬在一个有水的容器中，它的重量会发生变化吗？
游泳时，在水中搬起一块较大的石头，你就会奇怪，这块石头为什么这么轻。但当你把它拿出水面时，你就会发现它的真正的分量。事实是，一个潜入流体（或气体）中的物体，重量看来确实有所减轻，而且减少的程度恰恰等于它所排开的流体体积（或气体体积）的分量。这种所谓的重量损失称为浮力。
流体试验107。神秘的水平面
用水注满一只大玻璃杯，并让一只空火柴盒浮在上面。用一块胶条粘在一枚五个马克硬币上（为便于操作），放入水中。在玻璃杯上标出水平面的高度。如果把硬币拿出来放进火柴盒里，杯中的水平面会上升还是会下降？
下潜的硬币，由于本身体积小，所以排水量不大，而载着硬币的火柴盒却相反，排除的水量几乎等于刚才的十倍，因为硬币的重量大于水十倍。火柴盒潜入水中的深度，相当于它的全部分量所排除的水的重量。所以，水平面将上升。
流体试验108。水中的鸡蛋
把三只大口玻璃杯注满水，各放入一只鸡蛋。令人不解的是，各个鸡蛋却浮在不同的高度上。这如何解释呢？
第一只杯中，用的是自来水，鸡蛋很正常地沉到杯底。第二只杯子里，放了两汤勺食盐，变成了盐水，鸡蛋浮在水面上。第三只杯子下半层是盐水，上半层是正常的自来水，是你用汤勺轻轻放进去的。所以鸡蛋浮在中间。它虽然会在自来水中下沉，但却浮在盐水上面。
流体试验109。做一艘微型潜水艇
用厚橘皮做一只3 cm 长的小型潜水艇，上面安装一个小塔楼，再用防水的油彩画成船形。把一只大玻璃瓶中注满水，直至瓶口，把小船放进去，用橡皮盖把它封闭。只要按一下橡皮盖，潜水艇就会下潜。手指用力的大小，决定潜水艇是否下沉或浮在水中。
透气的橘皮释放出微小的气泡，决定潜艇的沉浮。手指在橡皮盖上的压力，使得小气泡压缩，因而给潜艇以动力潜入水底。船所以能够平稳漂浮，是因为橘皮的橙色的外表，重于里面的白色部分。
瓶中再扔进几个火柴头当作蛙人。他们会和潜水艇同时上下运动。
流体试验110。活泼的潜水球
用巧克力糖的锡箔包装纸，捻成彩色的小球，按压结实。放入装满水的牛奶瓶中，瓶口安一个有吸力的小挂钩（厨房里一般都有）。用不同力量按压挂钩的橡皮部分，里面的小球就会活泼地上升、下降或者浮在中间。
锡箔重于水。小锡箔球所以能够在水中漂浮，是因为小球中还存有空气。手指的压力，被水传播，压缩了球中的空气，它们的浮力减少，所以下沉。
流体试验111。风向决定水温的变化
岸边的水温一夜之间就会发生变化。这不仅取决于白天的气温，而且还取决于风向。风从水中朝陆地方向吹，还是从陆地朝水的方向吹，水温才会升高呢？
水在4摄氏度时密度最大。水温越高，水的膨胀越大，因而也就越轻。所以，被阳光照热的水停留在岸边的水面上层。如果风来自�
