书城科普读物生活的科学
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第3章 居住的科学(3)

那么为什么四面的墙壁最好不涂成白色呢?这是因为四壁在我们的视野之中,不论你坐着或站着,向左向右或向前向后看,眼睛都要接触到。假如把四壁也涂成白色,那么照在白墙壁上的阳光或灯光,就会很强烈地反射到人的眼睛里来,使人感到耀眼。这样对人的眼睛是不利的。大家都有这样的体验:在比较强烈的太阳光下面看书、看报,或是多站一会,眼睛会感到很吃力,就是这个道理。因此,房间四周的墙壁最好涂成淡蓝色、米黄色或是浅绿色;它们反射出来的光比白色光弱得多,不会产生耀眼的现象。

另外,天花板涂成白色,这个颜色比四周的墙面颜色浅,也可以达到空间向上延伸的效果,增加空间层次感。

高房屋的安全卫士——避雷针

我国最早的避雷针

据《后汉书》记载,在当时重要的宫殿未央宫,以及柏梁台遭雷电袭击发生火灾后不久,有一位名叫勇之的人向汉武帝建议,在宫殿的屋脊上安装“鸱鱼”来防止灾难。此后两千年来,我国古建筑的屋脊上大多安装这一类金属瓦饰,有的是龙,有的是飞鱼和雄鸡。它们虽然形状各异,却都有尖状物指向天空,尽管没有引导线与地面连接,但它却与被大雨淋湿的屋檐和墙壁自然起到了连接地面的作用。由于这类瓦饰高于建筑物之上,即使是猛烈的落地雷,也通常只是击毁瓦饰而保留建筑物主体。

富兰克林与避雷针

18世纪,美国费城的一些高层建筑物经常会遭到雷神的光顾,从而多多少少都会造成建筑物的损失。这一现象就引起了美国科学家本杰明·富兰克林的注意。他认为闪电是自然界的一种放电现象,只要合理引导,就能避免被雷击。

为了证明自己的观点,他在一个雷雨天,冒着被雷击的危险,将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中,在金属线末端拴了一串银钥匙。当雷电发生时,富兰克林的手接近钥匙,钥匙上迸出一串电火花,手上还有麻木感,这证明了他的推断。他依据电流的传导性,在高层建筑物顶上竖立一个金属棒,然后将这些金属棒用金属线连接埋在地下的一块金属板上。这样,打雷时,金属棒使云层所带的电和地下的金属板的电中和,防止建筑物遭雷击而受损害。避雷针就这样被发明了。

避雷针新称呼

避雷针是以前的叫法,现在人们根据其的使用特点已经放弃了这一称呼,而代之以‘接闪杆’。之所以将避雷针改名为接闪杆,是因为以前的名称不科学,没有反映出接闪杆的原理。避雷针刚刚出现在中国时,人们以为它可以避免房屋遭受雷击,所以称其为避雷针。但事实上,避雷针保护建筑物的方式并不是避免房屋遭受雷击,而是引雷上身,然后通过其引下线和接地装置,将雷电流引入地下,从而起到保护建筑物的作用。正因为这个原因,也有人建议将避雷针改名为引雷针。但总的来说,还是接闪杆这个名称最为贴切。

避雷针的保护范围

如果人们要求避雷针所要求保护的范围增大,那么单支避雷针的高度就要升高。但如果所要求保护的范围比较狭长(如长方形),就不宜用太高的单支避雷针,这时可以采用两支较矮的避雷针。两支等高避雷针的保护范围会以它们中间点为圆心向四周辐射。两支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同,两支避雷针中间的保护范围由通过两避雷针的顶点以及保护范围上部边缘的最低点来作一圆弧来确定。

避雷针注意事项

虽然避雷针能够帮助我们躲避雷神的追击,但我们需要注意的是,如果建筑物安装了避雷针,那一定要做好接地设施。如果没有接地或者接地效果不好的话,那么避雷针不但起不到避雷的作用,反而会成为引雷针,这个时候对建筑物和其中的人员就会造成更大的损害。如果这样的话,它相比没有安装避雷针的建筑物反倒更加不安全。

玻璃窗上的冰花

冰花的出生

数九寒天,早晨起床一看玻璃窗,上面净是白花儿,有的像兰花,有的像马尾松,也有的像一朵朵的花。是谁一夜之间,在玻璃上,描绘了这么多美丽的图画呢?答案是大自然,这是严寒用冰描画出来的。

结在水里的冰是一大片一大片的,那是因为水分子比较密,大量的水在结冰的时候,冰晶都互相缠结起来了。雪花呈六角形,主要是水蒸气分子比较疏,在凝结时,又没有受到外界不均衡的压力,冰晶以它自有的角度构成了它的外形。

玻璃窗上的冰花,原来也是六角形,当最初的冰晶凝结以后,就逐渐向四周发展;这时候情况就复杂起来了,有的时候风力大,有的时候风力小,而且玻璃有的光滑、有的毛糙,有的玻璃上积有微垢、有的一尘不染。这样,水蒸气蒙上去的时候,就不均匀了,有的地方水蒸气积得多些,有的地方少些,也有的地方十分少。当冰晶向四周延伸的时候,遇到水蒸气积聚多的地方,冰就结得厚些,少的地方就薄些,十分少的地方就结不起来,或者是结了,遇到一点点热或压力,又融化了,因此形成了各式各样的花纹。这就跟画画一样,颜料用得多些,画上的颜色就浓些;少些就淡些;不着颜料的地方,就只剩画纸的原来颜色。

玻璃窗上冰花的经历

长白山区的冬季,每到早晨起床后,人们便看到玻璃窗上结满了霜,即冰花。冰花组成的图案非常好看,奇怪的是,这些图案基本上都类似南方或热带雨林植物模样,如芭蕉树、香蕉树、椰子树等等,总之,没有一种类似于东北当地的树木。

如果南方和热带地区也有窗户冰花图案,会不会是北方的植物呢?只可惜南方和热带地区冬季不会结冰,玻璃窗上从不上霜。那里的人也就欣赏不到冰花的美丽。

玻璃窗上的冰花到底是如何形成的呢?下边大家就随着水蒸气宝宝的经历来回答这个问题。冬天来了,水蒸气宝宝像放寒假的孩子们一样,天气太冷的时候,一点也不喜欢出门。而且水蒸气宝宝有数不清的小伙伴。

可是这么多“孩子”在一起玩,难免就会有矛盾。一个嚷着:“你踩着我的脚了。”另一个叫着:“你碰到我的头了。”……听他们嚷嚷的可真够热闹的呀!真担心它们会打起来。其实,你一点也不用担心。他们这么大喊大叫的,其实就像一些调皮的孩子,只是觉得好玩,就像游戏一样。

因为它们的身体太轻了。这样碰来碰去,不仅不会受到伤害,而且还可以借这个机会,伸伸胳膊,踢踢腿,锻炼一下身体。他们你挤着我,我挨着你。有的在翻跟头,有的在转圈圈,还有像是在打太极拳。有的从地板上一下子就窜到了天花板,有的从衣柜上,噌的一声,就跃到了沙发上、窗台上。简直就像一群活泼调皮的小猴子。当然我们是看不到它们的。因为它们是无色、无味的,隐身在我们周围的空气里,仿佛穿着隐身衣。

外面飘着美丽的雪花,屋里却温暖无比,其中有一个水蒸气宝宝,很想看看外面的世界,其他的小伙伴们也很好奇外面的世界,它们争先恐后往窗户那边拥挤,水蒸气宝宝们挤在一起,纷纷撞上了窗玻璃。“哎——呀——!玻璃上好凉呀!”水蒸气宝宝们大呼小叫着。可是,已经来不及了。他们的小脚丫仿佛被寒冷粘在了窗玻璃上,已经寸步难行。怎么办呢?再也回不到原来温暖的屋子去了。再也不能跳来跳去的玩了。水蒸气宝宝有点伤心。

可是,在这个时候,他们却发现自己变了,仿佛变成另外一个人。变得有了颜色,有了形状。变得非常非常美丽。从来没有过的美丽。

他们有的变成了草叶的形状,有的变成了松针的形状,有的变成了花的、雾的、小鸟的形状,有的变成了一片美丽的白桦林,有的变成了童话中的白色城堡。真是千姿百态。数也数不过来。仿佛一个个美丽的雕塑。简直可以和小雪花相媲美。这也是水蒸气宝宝意想不到的。

这就是冰花们一段有意思的经历。空闲的时候,不妨仔细的观察一下身边的事物。也许,美丽的瞬间就会被我们捕捉到。

装在窗户下的暖气片

调皮的空气

冷天,我们都有这样的经验,明明把窗子关得很紧很严实,还是感觉寒冷的空气会从玻璃窗子处嗖嗖地跑进来。为什么冷空气不愿意留在室外,而老是想要钻到房间里来呢?

其实,这是因为空气也是有热胀冷缩性能的。冬天,房间里的温度比冰天雪地的室外温度高,室外的空气由于冷缩就变得比室内的空气稠密。那么,空气的疏密不同,就会产生压力之差,密度大的空气就会往空气密度相对稀疏的地方跑,这就是室外的冷空气老是拼命地要往房间里钻的原因。

把守在窗户附近的“卫兵”

根据上面我们了解到的到处乱窜的空气,你可曾注意过,在装有暖气设备的房屋里,暖气片总是装在窗子的附近,这是为什么呢?

之所以这样安置暖气片,主要是为了挡住冷空气的入侵。当冷空气从窗缝里钻进房间里的时候,就被在窗户边“把关”的暖气片捕获住,把它变成热空气,再让它沿着天花板流向房间各处去散布热量。等到这股热气走了一圈,完成播热任务,自身的热量完全散失变冷后,暖气片又给它加热,它再去做同样的播热工作。

这样周而复始地对流,房间就逐渐暖和起来了。

假若暖气片不是放在窗口附近,冷空气就会自由自在地直闯进来,等到它走了一大段路,房间里的空气被它搞冷了以后,才被暖气片捕获住,这样室内升温就太晚了。就像卫兵总是把守住关隘要道,暖气片安置在窗子附近,也正是这个道理。

冬暖夏凉的井水

“冬暖夏凉”的井水

用过井水的人,都有这样经验,就是井水“冬暖夏凉”。难道井水会自动调节温度?不是的,井水冬暖夏凉只是我们人的一种感觉,而不是井水本身真的冬天变暖,夏天变凉。

井水给人的感觉是冬暖夏凉,于是人们就以为冬天井水温度比夏天的高,其实正好相反。如果我们用温度计分别测量冬天和夏天的井水温度,结果会发现冬天的井水温度比夏天还低3~4摄氏度。这是怎么一回事呢?

井水为什么“冬暖夏凉”

其实,人们感觉井水冬暖夏凉,是相对于当时地面上的温度来说的。炎热的夏天,地球表面直接受太阳的照射和气流的影响,温度升高很快。而地下的泥土只能通过上层泥土从大气中吸热,由于泥土传热很慢,这样地下深处的温度就比地面的温度低,所以井水的温度比地面上的温度低。当把井水从井底提到地面上时,就觉得特别凉。

寒冷的冬天,地面上的温度降低很快,常常在0摄氏度以下,湖面的水也都会结冰。由于地下深处的泥土温度高,并且不能直接向空气中散热,因此地下温度变化就不大,这样井水的温度就比地面上高。这时把水从井里提到地面上时,就觉得水比较热。

不光是井水会给人冬暖夏凉的感觉,其实,地下水、山洞、地窖等,也都是这样的。人们利用这一点,就可以在冬季把水果、蔬菜储藏在地窖里,以防冻坏;夏季则可以用来防腐保鲜。

为什么竹席比草席凉快

竹席

竹席按用料不同,一般可以分为青席、黄席、花席和染色篾花席。青席全部由青蔑编织而成,黄席全部用黄篾编织,花席青黄相间,色泽鲜明,染色蔑花席则将竹蔑染成各种颜色,织出花纹图案,一般用于装饰。

目前我国主要产竹地有浙江、福建、江西、湖南、四川、安徽这六省,而竹席则主要产自浙江、四川、湖南、江西等地,其中福建、湖南主要是麻将席,用材以优质毛竹为主料。近年,浙江的炭化凉席较有名,折叠竹席也比较盛行,四川则主要以水竹席出名。

竹炭席的竹子经过特殊处理,具有吸附灰尘、清新空气、冰凉宜人的特性。不过许多人被表面的黑色吓倒,以为长期使用会沾染上颜色。其实竹炭席的表面经过特殊的氧化处理,不会出现上述问题。而且经过炭烧的竹具有除菌、防臭等功能,比一般的麻将席要凉爽吸汗,适合特别怕热的人使用。

草席

草席是用柔韧的草茎编织的席子,采用灯心草、蒲草、马兰草编织的草席多受老人喜爱。但是,草席有易生虫的弱点。新的草席使用前,最好在阳光下照一照,反复拍打几次,再用温水拭去灰尘,放在阴凉处晾晒。第二年重新使用草席前,要用消毒水擦拭一遍,或用肥皂水洗去霉点,用温水滤干,然后放在阴凉处晾晒。每天使用过的草席沾有汗迹或灰尘,使用前都应当用温水擦拭一遍。

浙江省温州市苍南县的观美镇被誉为“中国席草之乡”,是全球最重要的席草种植和加工基地之一,席草种植和初加工一直是当地农民的主要收入来源,也是地方农业产业经济的支柱。

草席的优缺点

草席多采用灯心草、蒲草、马兰草等编织而成,材质柔软,与皮肤的亲和力强,凉度较低,多受老人以及体质虚弱的人喜爱。专家称,婴幼儿最好睡草席,因为他们的神经系统尚未发育成熟,体温调节功能弱,对冷热的适应力较差;竹席和牛皮席往往容易使孩子着凉,不宜选用。睡觉时,最好盖上小被子,再穿上薄长裤。草席的一大缺点是容易长螨虫。新草席使用前,最好在阳光下暴晒,反复拍打几次,再用温水拭去灰尘,然后在阴凉处晾干。每天使用草席前都要用清水擦洗,用起来比较麻烦。

为什么竹席比草席凉快

物体导热的本领有大有小,不但金属与非金属有相当大的差别,同是非金属的物质导热性能也都各不相同,如石头与木头、坚硬的木头与软木,它们之间的导热本领都相差很远。

草席是由草编的,外表光滑。草席的席草里面有很多小的气孔,有些很像隔热材料,人睡在草席上,身体的热量就不容易通过席子散发出去。而且草席相当薄,与身体接触时也会传给身体一部分热量。

竹席是竹篾编的,光滑紧密,并且篾片中间没有空气,导热能力比草席强。当身体同它接触时,竹席更容易把人体的热量传走,所以人们躺在竹席上就会感觉比躺在草席上凉快。

如何避免竹席发霉

烧一壶开水,把竹席铺开在空旷的地方,将开水均匀淋于竹席上,然后用毛刷来回刷洗,边刷边用冷水冲,竹席另一面如法炮制。洗刷干净后,将竹席晒干铺在床上就不会出现问题了。这种情况不光是新竹席适用,旧竹席在使用前也应如此,不然,竹席则易发霉而引起皮肤过敏。

可以用来控制电路的光

为什么光可以用来控制电路

在玩具市场上,我们经常会发现一些玩具小狗。假如谁用手电筒朝着它的两眼照去的话,这只小狗就会发出“汪”、“汪”的叫声,并摇着尾巴向你慢慢走过来;要是你转向左面,它也跟着转向左面,如果你向右,他也向右,直到你关了电筒,它才安静地停止下来。

这是怎么一回事呢?