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别莱利曼:《趣味物理学》 第六章 热现象(6)

2017/9/29 20:22:29 来自微信读书
 
为什么窗子关上了,还是有风吹进来?
    我们经常会遇到这样的情形:窗子关得严严的,没有一丝一毫的缝隙,但我们还是会感觉到有风。这看起来很奇怪,但同时又没有什么可奇怪的。

    房间内的空气几乎从来不会处于静止状态,在受热和遇冷的时候,空气就会流动,只是我们的眼睛无法看到这些气流。空气受热后会变得稀薄,也就是会变轻;而空气在遇冷之后,则相反,会变得稠密,即变重。被集中供热暖气片或者火炉加热的轻空气,会被冷空气向上挤压,流向天花板,而窗子和寒冷的墙壁附近的比较重的冷空气,则会向下流,流向地面。

    借助于孩子们玩的氢气球,可以很容易观测到房间内这种气流的存在。做这种观察,只需要在氢气球的下面挂上一个小重物,使气球不会飘到天花板上去,而是自由地飘浮在空中。如果我们把气球在火炉附近放离,就会看到气球在整个房间里面游荡:先升到火炉上边的天花板上,然后飘向窗子,在那里落到地面,再重新回到火炉旁边,开始下一次的房间之旅。

    这就是为什么在冬天的时候,窗子关得严严的,外面的空气根本不可能透入室内,但我们却时常会感到有风在吹,特别是在脚下。


神秘的风轮

    在一张书写纸上剪下一个长方形,沿长方形的两条中线对折两次,再把纸展开:这样您就知道这块长方形纸片的重心在哪里了。现在请您把这个小纸片放在一根竖着的针的针尖上,让针尖正好顶着这个重心点。

    纸片会保持在平衡状态,因为它的支点恰好位于重心。只要轻轻地吹一下,小纸片就会在针尖上旋转起来。

    到目前为止,我们还没有看到任何神秘的东西。现在请您把手移近纸片,要慢慢地把手伸过去,避免手带动空气把纸片吹掉了。这个时候,您将会看到一个奇怪的现象:小纸片开始旋转,开始转得很慢,然后旋转速度逐渐加快。如果您把手移开,纸片就会停止旋转;再把手移近,纸片又会重新旋转起来。

    有一段时间,19世纪70年代,这种神秘的旋转现象使很多人相信:我们的身体具有某种超自然能量。神秘学的爱好者认为,从这个实验中他们找到了可以证明其理论——人体可以发出神秘力量——的证据。实际上,纸片旋转的原因很自然,也很简单:您在对折纸片寻找重心的时候,使纸片的各个部分有了一定的倾斜,这样在您把手移近纸片的时候,纸片下方的空气被您的手掌加热,向上流动,遇到纸片后就带动纸片旋转了起来,这与我们都知道的,放在灯上方的加热会旋转的纸风车类似。

    细心的观察者一定会发现,前面提到的小风轮总是朝着一定的方向旋转——从手腕方向,沿着手掌心向手指方向旋转。这是手上各个部位的温差造成的:手指的末端总是比手掌心要凉一些,所以在手掌心附近会形成相对更强的上升气流,与在手指处形成的气流相比,给纸片的冲击力也就更大一些。[还可以发现,人在发疟疾的时候,总的来说在体温升高的时候,会使这个小风轮转得更快。有一位学者曾经利用这个让人一度感到迷惑的小仪器进行了物理生理学研究,并在1876年的莫斯科医学协会上做了报告。(涅恰耶夫,手部热量驱动很轻的物体旋转)]

                                                                        (雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼)

 
 乐狍子-乐出鼻涕泡