你知道吗--现代科学中的100个问题- 第27节

　　　　一直到1847年，在物理学家彻底了解了热的性质之后，能量守恒定律才被人们所理解。

　　　　从那以后，由于坚信这个定律，人们才对一些基本现象有了新的了解。例如，在放射性嬗变中所产生的热比十九世纪物理计算所预料的要多，到爱因斯坦提出了他的著名方程E＝mc2，表明物质本身是一种能量形式之后，这个问题才得到解决。

　　　　同样，在某些放射性嬗变中所产生的电子的能量太少了。1931年，泡利并不认为这种现象违背了能量守恒定律，而且提出了这样的看法：这时不但产生了电子，还产生了另一种粒子——中微子，中微子带走了其余的能量。他的看法是对的。
第79节
　　　　如果一个物体是静止的，或者相对于某一固定点作恒速运动，那么，在这个物体上运动是不会出现什么问题的。如果你想从物体一端的A点沿着一条直线走到另一端的B点，你在走的过程中不会感到有任何困难。

　　　　但是，如果一个物体的不同部分以不同的速度运动，那么，情况就大不一样了，假定有一个旋转游戏台或者任何一个绕其中心旋转的平台。整个平台的整体在旋转，但在中心附近的一点画出一个小圈，因而在缓慢地运动，而靠近外缘的一点则画出一个大圈，因而在快速地运动。

　　　　假定你站在中心附近的那个点上，想要直接从中心出发的一条直线上走向靠近外缘的那个点。在中心附近的出发点上，你取得了该点的速度，缓慢地运动。但是，当你向外走时，惯性效应使你保持缓慢运动，不过，当你越往外走的时候，你脚下的台面转动得越快：你本身的慢速和台面的快速的结合，使你觉得你在被推向与旋转运动相反的那个方向去。如果旋转游戏台是在反时针方向转动，你就会发现，当你向外走时，你的路线越来越明显地顺时针方向弯曲。

　　　　如果你从靠近外缘的一点出发向内行进，你就会保持着出发点的快速运动，但你脚下的台面运动得越来越慢。因此，你会觉得你在旋转方向上被越推越远。如果旋转游戏台是反时针方向运动，那么，你的路线会再次越来越明显地顺时针方向弯曲。

　　　　如果你从靠近中心的一点出发，向靠近外缘的一点走去，然后回头向靠近中心的一点走去，而且沿着阻力最小的路径前进，你就会发现，你走的路径大体上是一个圆形。

　　　　法国物理学家科里奥利于1835年第一次详细地研究了这种现象，因此这种现象称为“科里奥利效应”。有时也把它称为“科里奥利力”，但它并不真是一种力；它只不过是惯性的结果。

　　　　科里奥利效应在日常生活中最重大的意义，是同旋转着的地球有关。地球表面赤道上的一个点，在24小时内划一个大圆圈，因此它是在快速地运动）如果我们从赤道出发，越向北（或向南）走，那么，地面的一个点在一天之内划出的圆圈就越小，它也运动得就越慢。

　　　　从热带向北流动的一阵风或一般海流，起初随着地球的旋转，从西向东转动得非常快。当它向北流动时，它保持着它的速度，而地表的运动速度却越来越小。因此，风或海流就会超过地表，并且越来越向东沿着曲线前进。最后，风或海流就在北半球顺时针方向划一个大圆圈，而在南半球则反时针方向划一个大圆圈。

　　　　正是这种造成曲线运动的科里奥利效应，在更加集中（因而更加有力）时，就会形成飓风，如果还要更加集中和更加有力，就会形成龙卷风。
第80节
　　　　这是不是自相矛盾呢？

　　　　我们耳朵听到的声音，是由传播声音的原子或分子构成的媒质的振荡运动带来的振动所引起的。振动把附近的分子推到一起，并压缩这些分子。被压缩的分子在分开时，就在邻近区域引起压缩，这样，这种压缩区似乎是从声源向外传播，压缩波从声源向外传播的速度，就是声音在该媒质中传播的速度。

　　　　声速取决于构成物质的分子的固有运动速度。例如，一旦空气的某一部分受到压缩，分子就会由于它们自身固有的无规运动再次分开，如果这种无规运动是快速的，那么受压缩部分的分子就会迅速分开，并快速地压缩邻近部分的分子。邻近部分的分子也快速分开，并快速地压缩下一部分。于是，总的说来，压缩波就很快地向外传播，因此声速就高。。tenluo

　　　　凡是能提高（或降低）空气分子固有速度的东西，都会提高（或降低）空气中的声速。

　　　　巧得很，空气分子在较高的温度下比在较低的温度下运动得快些。正是由于这个原因，声音在暖空气中比在冷空气中传播得快些。这同密度没有任何关系。

　　　　在0℃，也就是水的凝固点时，声音以每小时1；193公里的速度传播。温度每升高1℃，速度每小时就提高约2。2公里。

　　　　一般说来，如果构成气体的分子比空气分子轻，那么，这种气体的密度就要比空气低。较轻的分子运动得也较快。声音在这种轻的气体中传播的速度比在空气中快，这不是由于密度的改变，而是由于分子的运动较快。声音在0℃的氢气中的传播速度是每小时约4；667公里。

　　　　当我们说到液体和固体，情况就与气体大不相同了。在气体中，分子彼此相隔很远，几乎不互相干扰。如果分子受到推压而彼此更接近起来，它们仅仅是通过无规运动而彼此分开，但在液体和固体中，原子和分子是相互接触的。如果它们受推压而挤到一起，它们的互斥力就会非常快地迫使它们再次分离。

　　　　对于固体来说，尤其是这样。在固体中，原子和分子多少比较稳固地保持在各自的位置上。它们保持得越是稳固，它们被推压到一起时，弹回的速度就越快。因此，声音在液体中的传播速度比在气体中快；在固体中传播得更快；在刚性固体中则传播得最快。密度并不是声音传播快慢的根本原因。

　　　　因此，声音在水中以每小时约5；200公里的速度传播，在钢中则以大约每小时约18；000公里的速度传播。
第81节
　　　　如果一个物体的密度大于水，它就会在水中下沉。水的密度是每立方厘米一克，岩石和金属这样的物质的密度比水大得多。由大块钢材制成的舰船之所以能浮在水上，是因为船内容纳着大量的空气；钢材和造船用的其他材料加上船内的空气，它们的平均密度低于水的密度；如果发生意外事故，水进入船中，那么，造船的材料加上进入船内的水的平均密度大于水自身的密度时，船就要下沉了。

　　　　船下沉时，受到越来越大的压力。在海面上，每平方厘米面积的压力（大气造成的）是1公斤。在海面以下10米处，那个深度的水重又在海面压力上增加了每平方厘米1公斤的压力。深度每增加10米，每平方厘米就又增加1公斤的压力。而在已知的海洋最深部分的海底，压力约为大气压力的1；100倍，即每平方厘米约为1。1吨的压力。？米？花？书？库？ ；__

　　　　这样高的压力对于能否把下沉的船保持在水中没有任何影响。从各个方向对船所施加的压力是相等的，向下的压力和向上的压力几乎完全相等，因此十分明显，不管压力怎样增大，船还要继续下沉。

　　　　但还有另一个因素。压力能压缩水，并增加水的密度。水的密度是否能变得非常高，以致这种高压使得沉船停止下沉，而悬浮在密度较大的深海中呢？

　　　　不！压缩效应是非常小的。甚至在每平方厘米1。1吨的压力下，水的密度仅由每立方厘米1。00克上升到1。05克左右。如果一个固体的密度为每立方厘米1。02，那么，它确实会沉到水下去，并在约4。8公里深度处被浮力止住，不再进一步下沉。然而，普通结构材料的密度大大地大于1。05。铝和钢的密度分别为每立方厘米2。7克和7。8克。金属船会一直沉到最深的海底深渊，丝毫没有上浮的机会。

　　　　但假定海洋还要更深，那么，一根铝棒是不是会达到最大的深度而不再下沉呢？回答仍然是：“不会的！”

　　　　如果海洋大约深67公里（而不是最多11公里深），洋底的压力就会上升到每平方厘米约7吨，水的密度则上升到每立方厘米约1。3克。然而，在这个时候，水已不再是液体，而会转化成一种称为“冰Ⅵ”的固体物质（冰Ⅵ的密度大于水，而“冰Ⅰ”——普通冰——的密度则小于水）。

　　　　困此，铝和密度大于每立方厘米1。3克的任何其他物质，只要海水是液体，就会一直在海里继续沉下去，最后停落在普通海底或冰Ⅵ的固体表面上。液体水的密度决不会大到足以浮起固体铝，更不用说固体钢了。
第82节
　　　　电子处在围绕原子核的一些称为“壳层”的同心球上。对每个元素来说，每个壳层上都有固定数目的电子。当最外面的的壳层上有8个电子时，这种排列特别稳定。

　　　　不过，假定一个元素有这么多个电子，以致当其中的8个被安置在某一个外壳层上时，还有少数几个多余的电子必须安置在一个更靠外的外壳层上。这少量最外层的电子（带负电荷的）只受到位于原子中心的带正电荷的原子核的微弱控制。

　　　　最外面的这些电子很容易转让给其他原子，因此，原来那个原子现在所剩下的就是最外面壳层上8个电子的稳定排列。

　　　　化学反应关系到电子的转移，因此，一个容易失去一个或多个电子的元素，会容易地发生电子转移的反应，这种元素就是“化学上活泼的”元素。一般来说，超过8个的电子数目越少，它们越容易转移：那个元素就越活泼；因此，最活泼的元素，就是电子数比8多一个的那些元素，也就是只有一个电子位于最外面壳层上的那些元素。

　　　　举例来说，这样的元素有钠，它的电子排列在三个壳层上（2，8，1）；还有钾，它的电子排列在四个壳层上（2，8，8，1）。