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别莱利曼:《趣味物理学》 第六章 热现象(3)

2017/9/26 20:11:37 来自微信读书
 
埃菲尔铁塔的高度
    如果现在再有人问您:埃菲尔铁塔有多高?您在回答“300米”之前,想必会补充一句:
在什么季节,冷的时候、还是热的时候?因为您知道这样一个庞大铁制建筑物的高度不可能在所有温度下都是一样的。我们知道,一根300米长的铁杆,温度每升高1℃,长度就会增加3毫米。埃菲尔铁塔的高度在温度升高1℃以后,也会增加这么多。在巴黎,晴天的时候这座铁塔铁制材料的温度可以达到40℃,而在寒冷的阴雨天,就会下降到10℃,而在冬天还会降到0℃,甚至-10℃(在巴黎极度严寒十分罕见)。这样我们就看到了,温度的波动幅度达到40多度,所以埃菲尔铁塔高度的波动范围也会有:3×40 = 120毫米,也就是12厘米(比这一行文字还要长)。
    对埃菲尔铁塔高度的直接测量结果显示,埃菲尔铁塔对温度变化的敏感度比空气还要高:在阴天,当阳光突然出现时,铁塔的升温和降温更快,会更早地做出反应。艾菲尔铁塔高度的变化,是借助于一种特制的镍钢丝发现的,这种材料具有长度几乎不受温度变化影响的特性。这种出色的合金叫做“因瓦”(来自拉丁语“不变的”一词)。
    总之,艾菲尔铁塔在热天要比在冷天高出一小块,大约有这行字这么长,而这么一小块铁,是一生丁都不值的。浴室中靴子的故事
    是什么原因使冬季的白天短黑夜长,而在夏季却正好相反呢?冬季的白天,与其他的看得见和看不见的事物一样,是由于冷缩的缘故才变短的;而点起的灯火照暖了夜晚,所以黑夜就变长了。
    契诃夫的短篇小说《顿河的退伍士兵》中的这段有趣的论述,一定会让您感到很可笑,这也太离谱了。但是,嘲笑这种“学术”观点的人,自己也经常会创造出同样荒诞无稽的理论来。有谁没有听到或者读到过浴室中靴子的故事呢,说洗完澡以后,靴子穿不进去,是因为“脚受热膨胀,体积增大”的缘故。这个著名的例子几乎成为一个经典,人们也经常给出各种荒诞无稽的解释。
    首先,在洗澡的时候,人体的温度基本不会升高:在浴室内体温的升高一般不会超过1℃,最多不超过2℃(在桑拿浴房)。人的机体能够有效地抵御外界温度变化的影响,并使体温保持在一定的范围内。
    在体温升高1~2℃的情况下,人体体积的增加基本可以忽略不计,根本不可能影响到穿靴子。人体中,无论是硬组织还是软组织,其受热膨胀系数都不会超过万分之几。也就是说,体温升高时,人的脚和小腿最多也就会胀大百分之几厘米,难不成靴子在加工时会精确到0.01厘米—— 一根头发的粗细吗?

    但是,事实的确是不容置疑的:洗完澡以后靴子确实很难穿进去。但是,穿不进去的原因不是受热膨胀,而是由于充血、皮肤肿胀、表皮润湿等其他原因,这与热现象没有任何关联。

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

 
 乐狍子-乐出鼻涕泡