按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页,按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页,按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部!
————未阅读完?加入书签已便下次继续阅读!
1963年,mpemba正在学校造雪糕,他混合沸腾的牛奶和糖。本来,他应该先等牛奶冷却,之后再放入冰箱。但由于冰箱空间不足,他不等牛奶冷却,就直接放入去。结果令他很惊讶,他发现他的热牛奶竟然比其同学的更早凝固成冰。他问他的物理老师为什么,但老师说,他一定是和其它同学的雪糕混淆了,因为他的观察是不可能的。
当时mpemba相信他老师的说法。但那一年后期,他遇见他的一个朋友,他那朋友在tanga镇制造和售卖雪糕。他告诉mpemba,当他制造雪糕时,他会放那些热液体入冰箱,令他们更快结冰。mpemba发觉,在tanga镇的其它雪糕销售者也有相同的实践经验。
后来,mpemba学到牛顿冷却定律,它描述热的物体怎样变冷(在某些简化了的假设下)。mpemba问他的老师为什么热牛奶比冷牛奶先结冰。这位老师同样回答是一定mpemba混淆了。当mpemba继续争辩时,这位老师说:”所有我能够说的是,这是你mpemba的物理,而不是普遍的物理。”从那以后,这位老师和其它同学就用”那是mpemba的数学”或”那是mpemba的物理”来批评他的错误。但后来,当mpemba在学校的生物实验室,尝试用热水和冷水做实验时,他再一次发现:热水首先结冰。
更早时,有一位物理教授osborne博士访问mpemba的那间中学。mpemba问他这个问题。osborne博士说他想不到任何解释,但他迟些会尝试做这个实验。当他回到他的实验室,便叫一个年轻的技术员去测试mpemba的实验。这位技术员之后报告说,是热水首先结冰,又说:”但人类自然生态体系鸟瞰图。图中为芝加哥人类自然生态体系鸟瞰图。图中为芝加哥我们将会继续重复这个实验,直至得出正确的结果。”然而,实验报告给出同样的结果。在1969年,mpemba和osborne报导他们的结果。
同一年,科学上很常见的巧合之一,kell博士独立地写了一篇文章,是关于热水比冷水先结冰的。kell显示,如果假设了水最初是透过蒸发冷却,和维持均匀的温度,这样,热水就会失去足的质量而首先结冰。kell因此表明这种现象是真的(当时,这现象在加拿大城市是一个传闻。),而且能够用蒸发来解释。然而,他不知道osborne的实验。osborne测量那失去的质量,发现蒸发不足以解释此现象。后来的实验采用密封的容器,排除了蒸发的影响,仍然发现热水首先结冰。
对姆佩巴效应的各种解释
什么是mpemba效应?有两个形状一样的杯,装着相同体积的水,唯一的分别是水的温度。将两杯水在相同的环境下冷却。在某些条件下,初温较高的水会先结冰,但并不是在任何情况下,都会这样。例如,99。9c的热水和0。01c的冷水,这样,冷水会先结冰。mpemba效应并不是在任何的初始温度、容器形状、和冷却条件下,都可看到。
一般人会认为这似乎是不可能的,还有人会试图去证明它不可能。这种证明通常是这样的:30c的水降温至结冰要花10分钟,70c的水必须先花一段时间,降至30c,然后再花10分钟降温至结冰。由于冷水必须做过的事,热水也必须做,所以热水结冰慢。这种证明有错吗?
这种证明错在,它暗中假设了水的结冰只受平均温度影响。但事实上,除了平均温度,其它因素也很重要。一杯初始温度均匀,70c的水,冷却到平均温度为30c的水,水已发生了改变,不同于那杯初始温度均匀,30c的水。前者有较少质量,溶解气体和对流,造成温度分布不均。这些因素会改变冰箱内,容器周围的环境。下面会分别考虑这四个因素。
1。蒸发——在热水冷却到冷水的初温的过程中,热水由于蒸发会失去一部分水。质量较少,令水较容易冷却和结冰。这样热水就可能较冷水早结冰,但冰量较少。如果我们假设水只透过蒸发去失热,理论计算能显示蒸发能解释mpemba效应。这个解释是可信的和很直觉的,蒸发的确是很重要一个在雷暴形成过程当中的云层一个在雷暴形成过程当中的云层的一个因素。然而,这不是唯一的机制。蒸发不能解释在一个封闭容器内做的实验,在封闭的容器,没有水蒸气能离开。很多科学家声称,单是蒸发,不足以解释他们所做的实验。
2。溶解气体——热水比冷水能够留住较少溶解气体,随着沸腾,大量气体会逃出水面。溶解气体会改变水的性质。或者令它较易形成对流(因而较易冷却),或减少单位质量的水结冰所需的热量,或者改变沸点。有一些实验支持这种解释,但没有理论计算的支持。
3。对流——由于冷却,水会形成对流,和不均匀的温度分布。温度上升,水的密度就会下降,所以水的表面比水底部热—叫”热顶”。如果水主要透过表面失热,那么,”热顶”的水失热会比温度均匀的快。当热水冷却到冷水的初温时,它会有一热顶,因此与平均温度相同,但温度均匀的水相比,它的冷却速率会较快。虽然在实验中,能看到热顶和相关的对流,但对流能否解释mpemba效应,仍是未知。
4。周围的事物——两杯水的最后的一个分别,与它们自己无关,而与它们周围的环境有关。初温较高的水可能会以复杂的方式,改变它周围的环境,从而影响到冷却过程。例如,如果这杯水是放在一层霜上面,霜的导热性能很差。热水可能会熔化这层霜,从而为自己创立了一个较好的冷却系统。明显地,这样的解释不够一般性,很多实验都不会将容器放在霜层上。
最后,过冷在此效应上,可能是重要的。过冷现象是水在低于0c时才结冰的现象。有一个实验发现,热水比冷水较少会过冷。这意味着热水会先结冰,因为它在较高的温度下结冰。但这也不能完成解释mpemba效应,因为我们仍需解释为什么热水较少会过冷。
在很多情况下,热水较冷水先结冰,但并不是在所有实验中都能观察到这种现象。而且,尽管有很多解释,但仍没有一种完美的解释。但是,姆佩巴效应已经证明,这是个错误的结论。
4自然灾害编辑
北美黑风暴
1934年5月11日凌晨,美国西部草原地区发生了一场人类历史上空前未有的黑色风暴。风暴整整刮了3天3夜,形成一个东西长2400公里,南北宽1440公里,高3400米的迅速移动的巨大黑色夏威夷纳帕利海岸沿岸的自然美景夏威夷纳帕利海岸沿岸的自然美景风暴带。风暴所经之处,溪水断流,水井干涸,田地龟裂,庄稼枯萎,牲畜渴死,千万人流离失所。
这是大自然对人类文明的一次历史性惩罚。由于开发者对土地资源的不断开垦,森林的不断砍伐,致使土壤风蚀严重,连续不断的干旱,更加大了土地沙化现象。在高空气流的作用下,尘粒沙土被卷起,股股尘埃升入高空,形成了巨大的灰黑色风暴带。《纽约时报》在当天头版头条位置刊登了专题报道。
黑风暴的袭击给美国的农牧业生产带来了严重的影响,使原已遭受旱灾的小麦大片枯萎而死,以致引起当时美国谷物市场的波动,冲击经济的发展。同时,黑色风暴一路洗劫,将肥沃的土壤表层刮走,露出贫瘠的沙质土层,使受害之地的土壤结构发生变化,严重制约灾区日后农业生产的发展。
人继北美黑风暴之后,前苏联未能吸取美国的教训,历史两次重演,1960年3月和4月,前苏联新开垦地区先后再次遭到黑风暴的侵蚀,经营多年的农庄几天之间全部被毁,颗粒无收。大自然对人类的报复是无情的。3年之后,在这些新开垦地区又一次发生了风暴,这次风暴的影响范围更为广泛。哈萨克新开垦地区受灾面积达2千万公顷。
秘鲁大雪崩
第九十七章 不自然的感觉
秘鲁位于南美洲西部,拥有一望无垠的海岸线,长达3000多公里。它又是一个多山的国家,山地面积占全国总面积的一半,著名的安第斯山脉的瓦斯卡兰山峰,山体坡度较大,峭壁陡峻。山上长年积雪,“白色死神”常常降临于此。1970年5月31日,这里发生了一场大雪崩,将瓦斯卡兰山峰下的容加依城全部摧毁,造成两万居民的死亡,受灾面积达23平方公里。
1970年5月31日20时30分。秘