一組奇妙的物理化學動圖

豐饒之杯

原理:聚丙烯酸鈉是高吸水性高分子的一種,能夠和大量水分子形成相對穩定的氫鍵從而實現吸水效果,在蒸餾水裏可以吸收500倍自重的水分子,但溶液中離子會嚴重影響效果。所以請儘量不要用較硬的自來水或者礦泉水做這個實驗。

花絮:由於它的吸水性極強,很多尿不溼的成分裏有它。此外它還是很多人造雪的原料。

危險:很低,別喫下去就好。大部分物理實驗還是比化學實驗安全的。

化勺之水

原理:網上一些傳言會宣稱這是神奇的熱水,能融化勺子卻不傷手……那麼爲啥這杯水沒有蒸汽騰騰呢?其實水是普通的水,做手腳的是勺子。鎵單質熔點只有29.76攝氏度,放在手心都可以融化,離開手之後又能重新凝固。但不推薦赤手接觸,原因見下。

花絮:這種低熔點特性還有一個用途,那就是做溫度計。由於傳統水銀溫度計的水銀有毒,打破可能帶來風險,有些國家已經禁用了醫用水銀溫度計而用一種鎵銦錫合金代替,它的熔點約-19攝氏度。

但是鎵和水銀不同,鎵能浸潤皮膚和玻璃,難以清洗乾淨,留下灰色的污漬斑。爲了防止浸潤,這種溫度計的內表面不是乾淨的玻璃,而是鍍了一層很薄的鎵氧化物。

危險:低。鎵單質一般認爲是無毒的,但是有些研究認爲皮膚接觸可能導致皮膚炎。勿讓鎵接觸金屬物品,鎵對很多金屬都有極強的腐蝕性。此外,請勿用它來搞惡作劇,因爲不知情者把勺子丟進茶杯後可能一仰頭把鎵喝進肚子裏。

羽落之術

原理:這裏使用了一塊釹磁鐵和一隻粗銅管。當磁鐵從銅管中落下時,磁感線切割導體,在銅管中生成感生電流;這個電流反過來產生磁場作用在磁鐵上,產生斥力阻礙它下落。

管子必須導電性良好,但不能是鐵管。鐵自身的鐵磁性會干擾這一現象。

花絮:還記得高中的楞次定律講的“感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因”嗎?這就是了。

危險:很低……但是爲了較好效果,銅管和磁鐵都需要很大很重,不要砸到腳。另外釹磁鐵是非常強力的磁鐵,不要讓它靠近電子產品,也不要靠近鐵製品——它可能會把鐵器吸過來,弄傷你的手指。

魔幻之沙

原理:將沙子表面塗上疏水物質,放入水中就是這個效果。現在常見的魔術沙是沙子和三甲基硅醇反應的產物,硅醇基和沙子反應後剩下的甲基包在外面形成疏水層,所以進水之後它就會結成塊以降低接觸水的表面積。但是水不會粘在上面,所以拿出來之後立刻就還原成乾的粉末了。

魔術沙的顏色是人爲添加的顏料,但是入水之後都是銀色。這是因爲它憎水,表面帶了一層氣泡。

花絮:魔術沙剛發明時曾經考慮過用它處理原油泄漏,因爲它和油混合後能幫助油沉入水底,不會殺死水鳥,但實踐中所需沙子太多,成本不划算,最終沒有投入使用。

此外,魔術沙最早可能是印度魔術師發明的,不過當初是沙子和熱蠟混在一起。

危險:很低,除非你想自己合成魔術沙甚至三甲基硅醇……

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