书城科普读物生活的科学
33518800000004

第4章 居住的科学(4)

其实,这是光电效应的反应现象。19世纪末期,科学家们在实验中发现,当光照在某些金属板上时,金属板就会呈现带电的现象。如果用光照射一块金属板,同时用另外一块带正电的金属板,来吸收这些跳出来的电子,并且用导线把它们联接起来,那么电子就会源源不绝地循环起来,这样就形成了由光而发生的电流,这就是光电效应。

光电控制装置的应用

这种由光产生电流的光电装置已被广泛地应用到日常生活和工业生产中来了。现代化的车站往往会在旅客走到门前的时候,门就自动打开了。这是因为旅客走到门口时,截断了一条不受人注意的光束,而带动了电门启闭开关的缘故。在工厂里,为了保障操作的安全,万一工人偶而疏忽把手伸进机床危险区域的时候,机床就会自动停住,也就是这个道理。

光电装置还可以用来代替人担任警卫,譬如勘探队员和野外工作人员,只要在帐篷四周布下可见或不可见的光线,并把它们与报警讯号联系起来,就会在野兽闯入营地的时候,因为截断光线而发出警铃声。光电装置也常常用来担负仓库中自动灭火的任务,哪怕只是十分微小的一粒火星,灵敏的光电装置就会在不到十分之一秒的时间内,启动自动救火设备,扑熄火灾,避免财产受到损失。

电灯的演变历程

中国的第一盏电灯

中国的第一盏电灯出现在清光绪五年,当时在上海公共租界工部局工作的电气工程师英国人毕晓浦,以7.46千瓦蒸汽机为动力,带动自激式直流发电机发电,点燃碳极弧光灯。自此,电灯被宣告在中国开始投入使用。

1882年英国人立德尔购买美国制造的发电设备,在南京路江西路北角(今华东电业管理局)创办了中国第一家发电厂,并在外滩一带串接15盏电灯。夜幕下,眩人眼目的弧光灯吸引了成百上千的市民翘首围观。

爱迪生与电灯

电灯的发明是人类照明设施的巨大进步,对社会发展影响巨大而深远。在电灯问世以前,人们的主要的照明工具是煤油灯或蜡烛。它需要经常添加燃料,用起来很不方便,而且灯烛的明火容易导致火灾。当电被发明后,人们迫切希望能出现一种既安全又方便的照明工具。

1878年,爱迪生在斯塔尔的理论基础上开始了电灯实验,他把一小截耐热材料装进一个玻璃装置,然后通上电流,电流把它烧到白热化的程度时,瞬间产生了白光,然后就熄灭了。爱迪生立刻想到了使用碳,他把一节碳化丝装进玻璃装置,可是刚一通电就被烧断了。后来,爱迪生经过上千次的实验尝试,终于在试验了1600余种材料后,在一次偶然的机会中,他把棉纱进行碳化处理作为灯丝,没想到居然连续亮了13个小时,后来的试验又达到45个小时。

后来,爱迪生开设了美国第一家电厂,架设电线,人们使用电灯的时代到来了。1906年,人们开始改用钨丝充当灯丝,这就是我们今天所用的白炽灯。

能保温的热水瓶

保温瓶的发明

意大利发明家托里拆利于1643年建立了真空理论。但是,直到1892年才出现了满足实验室研究需要的热水瓶,它的发明者是英国一位名叫杜瓦的物理学家,他用热水瓶来贮存做实验用的液体。人们为了纪念这位保温技术的发明者,便将这种保温容器称为“杜瓦瓶”。

杜瓦瓶发明后不久,德国玻璃技师霍尔德·伯格便认识到这种容器所具有的商业价值。当时的伯格还是柏林一家科学仪器公司的股东之一。1902年,他开始推销保温瓶。1904年,他以自己的名义获得了保温瓶专利,而且制订了把它投入市场的计划。而且他还举办了一次给保温瓶起名的比赛,结果他挑选的获胜名字就是希腊词“thermos”,“thermos”意为热,因此,保温瓶也被称作热水瓶。

保温瓶的内胆

保温瓶内胆由内外两个玻璃瓶组合而成,两者在瓶口处连接成一体,两瓶壁间隙抽成真空以削弱热对流,玻璃瓶壁表面镀光亮银膜反射红外热辐射线。当瓶内高温时,内容物的热能不向外辐射;瓶内低温时,瓶外热能不向瓶内辐射,这使保温瓶有效地控制了传导、热对流和辐射三种传热的途径。这也是为什么保温瓶能够冬天保持饮料暖热,夏天保持饮料冷凉的原因。

保温瓶保温的薄弱处是瓶口。在玻璃内外瓶瓶口连接处有热量传导,瓶口通常靠软木塞或塑胶塞阻挡热散失。因此保温瓶容量越大、瓶口越小,而保温效能越高。瓶壁夹层高度真空的长久保持极为重要,如果夹层中渐渐充气,这就破坏了夹层真空状态,保温瓶胆就丧失保温效能。

保温瓶胆除了有采用玻璃材质制成的外,还有采用不锈钢或无毒无臭的塑料做成的。金属瓶胆坚固耐用,不易损坏,但导热率远大于玻璃,这样制成的瓶胆保温效能稍差。用塑料制成的单层或双层壁容器,填充泡沫塑料隔热,轻巧方便,不易破碎,但其保温效能比真空瓶胆差。

瓶胆的制造工艺

保温瓶的核心部件是瓶胆,制造瓶胆需经以下4个步骤:

1.瓶坯制备,保温瓶用的玻璃材质属常用的钠钙硅酸盐玻璃,取均匀无杂质的高温玻璃液,在金属模具中分别吹成壁厚为1~2毫米的玻璃内瓶坯和外瓶坯。

2.制胆坯,内瓶置于外瓶之中,瓶口连封成一体,并在外瓶底设置供镀银、抽气操作的导管,这种玻璃构造体称为瓶胆坯。制玻璃瓶胆坯主要有拉底封口法、缩肩封口法和腰接封口法3种。拉底封口法是将内瓶坯割口,外瓶坯割口割底,内瓶从外瓶底端套入并用石棉塞镶垫固定,再将外瓶底收圆封闭,接小尾导管,两瓶口部熔封。缩肩封口法是将内瓶坯割口,外瓶坯割口,内瓶从外瓶上端套入并用石棉塞镶垫固定,外瓶缩径收成瓶肩并熔封两瓶口,接小尾导管。腰接封口法是将内瓶坯割口,外瓶坯割口并把腰部割成两段,内瓶放入外瓶,将腰部重新熔接,接小尾导管。

3.镀银,将一定数量银氨络合物溶液和作为还原剂的醛类溶液,通过小尾导管灌入瓶胆坯夹层中,进行银镜反应,银离子被还原沉积在玻璃表面形成镜面银膜薄层。

4.抽真空,将已镀银层的双层瓶胆坯的尾管与真空系统连接,加热至300~400摄氏度,促使玻璃释放出所吸附的各种气体和残余水分。同时用真空泵抽气,瓶胆夹层空间的真空度达一定水平时熔封尾管。

有机玻璃与普通玻璃的区别

玻璃的发明

玻璃的发明,源于一次偶然的发现。3000多年前,一艘来自欧洲的腓尼基商船满载着一种被称做“天然苏打”的晶体矿物顺着贝鲁斯河而来。由于海水落潮,他们的船被搁浅,船员们用它们船载的大块“天然苏打”晶体当做锅的支撑物,在沙滩上烧火做饭。

吃完饭后,他们发现在烧过火的地方有一些闪闪发亮、晶莹通透的东西。进行研究,他们发现,这些亮晶晶的东西上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。这些闪光的东西,是支撑锅底的天然苏打在高温下,与沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的晶体,这就是最早的玻璃。经过后人不断的研究和实验,玻璃诞生了。

玻璃的用途及分类

现在玻璃已经被广泛应用于建筑、日用、医疗、化学、电子、仪表、核工程等领域,成为当今时代最普遍的材料之一。人们按照玻璃的性能特点又把它们分为:钢化玻璃、多孔玻璃、导电玻璃、微晶玻璃、乳浊玻璃和中空玻璃等。

有机玻璃和无机玻璃的区别

有机玻璃和无机玻璃看来像是一家人,实际上它们是完全不相同的两家。无机玻璃的“父母”是硅酸盐,有机玻璃的“父母”却是丙酮、甲醇、硫酸和氰化氢。有机玻璃的真名字叫做聚甲基丙烯酸甲酯。有机玻璃性格比无机玻璃倔强。它的密度虽然比无机玻璃小一半,却不像无机玻璃那么容易破碎。有机玻璃的透明度非常好,晶莹剔透;还具有良好的热塑性,把它加热,就可以任意把它塑成玻璃棒、玻璃管或玻璃板。如果在有机玻璃的原料中加一些染料,就可以根据人们的需要制成红的、绿的、紫的……五光十色的彩色有机玻璃了。正因为它有惹人喜爱的外貌和性格,因此用途广泛。

高楼大厦中的使者——电梯

电梯

早在公元前2600年的古埃及时期,人们在建造金字塔的时候就发明了升降系统,这套系统的基本原理至今仍然在应用,即一个平衡物下降的同时,负载平台上升。只不过古埃及人的动力来源比较落后,他们使用的是人力。

13世纪的时候,法国海岸边的一个修道院里安装了一台升降系统,当时采用的动力来源是一头驴子,这是人类首次在升降系统的应用中摆脱了人力。到了工业革命之后,瓦特发明了蒸汽机,人们开始在升降机系统中使用它为动力来源,不久威廉·汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯,这是具有现代化色彩的升降系统。

升降系统经过一代又一代发明者完善,始终未能投入使用,因为有一个关键的问题未能解决——安全。如何解决电梯的安全问题呢?这个问题被美国发明家伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯成功解决了,从此引来了人类的电梯时代。

安全升降梯

1854年,在纽约水晶宫举行的世界博览会上,美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台上,命令助手将平台拉升到观众都能看得见的高度,然后发出信号,让助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是,升降梯并没有坠毁,而是牢牢地固定在半空中,原来奥的斯发明的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全,先生们”。站在升降梯平台上的奥的斯微笑着向所有观众挥手致意,宣告人类历史上第一部安全升降梯诞生了。

如何清洁我们的家

清洁工作安全知多少

人的一生中有相当一部分时间是在家中度过的,清洁的居室对每个人的身心健康都至关重要。那么平时我们该如何清洁我们居住的房屋呢?

在开始做房间的清洁工作之前,要戴上防护手套。不能在热水器的引燃火附近使用易燃清洁剂,因为喷雾罐、浸染过石油溶剂以及甲醇酒精的抹布都是容易燃烧的。不能把清洁剂混合使用,除非说明书注明可以这样做,因为混合以后很可能会产生有毒的气体。不能把家用清洁剂放在其他容器里,假如必须这么做,也不能放到饮料容器里,而且应该在容器上面清楚地贴上标签,写明使用说明和注意事项,以免日后遗忘而误饮。

清洁用具的使用和清洁技巧

做完清洁工作以后,应把抹布以及擦拭布放到塑料袋子里,以便下次使用。存放清洁用具的柜子要保持整齐和清洁。鹿皮抹布用过以后,要先放到含有肥皂的温水溶液里洗涤,然后放入加有少许橄榄油的清水里洗净,因为橄榄油能确保鹿皮的柔软。另外,用吸尘器除掉硬地板、地毯、各种表面、室内装饰物以及窗帘上的尘土十分有效。

双手除尘能加快除尘的速度,方法是将抹布对角折叠,做成擦垫形状,两手各自拿一个进行擦拭。打扫房间最好从房门处开始,这样能够保证什么地方都扫到,并且应从不用使劲就可以接触到的最高处开始,向下面清扫。

此外,双水桶清洗法可加快我们的速度方法是:清洗表面的时候,使用两个水桶,一个装清洁剂的溶液,另一个装清洗使用的清水。要注意的是抹布或者拖布放到清洁剂溶液桶以前,应该先用清水洗净。

清洁房间内的摆设品

小巧精致的物品,应该放到陈列柜里,免得碰坏或蒙上灰尘。清扫瓷像时,应该把瓷像竖起来。假如瓷像表面是没有光泽的,用化妆所用的长毛软鬃来刷,蘸上一些洗洁精溶液或者肥皂溶液,从顶部开始朝下刷洗。再以同样的方式用温水来刷洗干净,并且放到纸巾上面晾干。

对于玻璃和瓷器小摆设,应放到洗涤盆里,喷上窗户液体清洁剂。洗净以后放到毛巾上面晾干。清洗象牙物品时应先吹掉象牙上面的灰尘,只有在有必要的时候才使用棉花球蘸酒精轻轻擦拭。不能用水洗,水洗会进入表面很细的裂缝里,最后还会使象牙改变颜色。象牙摆设品应放到有阳光照射得到的地方,这样能够保持原来的色泽,但不能靠近结霜的窗户或者让阳光直射。温度太高或者过低都会使象牙裂开。

干花以及人造花上面的灰尘,可以用调到最低档的吹风筒吹掉。清洁照片与画框上面的玻璃时,应该将清洁剂喷在布上面擦拭,不能喷到玻璃上面,此外也可以用酒精来擦除。

如何保持地板清洁

抛光砖的清洁可用清水及洗洁剂进行,如洗洁精、肥皂水等清洗。

为避免抛光砖产生划痕,抛光砖地面的尘土沙砾应及时清除,当抛光砖表面出现轻微划痕时,可在划痕上涂少许牙膏,用柔软干布用力反复擦拭,可擦去划痕,再打上地板蜡,可使瓷砖光亮如新。

要保持地板的清洁,我们除了尽量不将尘土从外面带进房间,还应该在大门里面靠近大门的地方安放门口垫,这样可以防止鞋子将外边的泥土带进。对于新铺的地板,应该把保护地板的说明书保存好,如此一来就能根据说明书正确清除污迹了。地毯常除尘才会耐用,如果有砂粒,会穿透到地毯背面,使地毯掉绒头,也会使光滑的地板上面留下十分难看的刮痕。

经常踩踏的地方吸尘一定要勤,尤其要注意门厅以及通向外边的过道。在吸尘器的上面安装吸嘴附件,可以伸到各个角落及暖气片的下面,沿着脚板以及地板之间的缝隙进行吸尘。假如不吸尘而采用扫帚扫地,硬地板应该用细鬃毛的扫帚,清扫隐蔽的地方可以使用手刷子。

如何布置学习环境

家居环境对人的心情和学习能产生一定的影响。因此,如何布置自己的学习环境,是一个很重要的问题。

整洁的布局和适合的颜色

房间尽可能设在安静而且进出人较少的地方,房间中的物品布置要井然有序,这样可以给人一种舒适的感觉,使人能尽快地安下心来,从而提高你的学习效率。

在墙壁颜色的选择上,如果周围环境喧闹,那么房间就以蓝色为宜,因为蓝色能起镇静作用;黄色和桔黄色能调节压抑的心情、低落的情绪。同时也要注意,房间的墙面颜色应与外界环境色彩相协调,不可对比强烈。一般说来,室内应以宁静悦目的中性浅色调为基调。

细节布置的妙处

首先,书桌离床铺要远一点,椅子不要用柔软安逸的。因为人都有一种惰性,如果创造了这种条件,你就会不自觉地产生一种追寻安逸,懒散懈怠的情绪。

其次,桌子上不要摆放玩具之类的东西,但可以插些时令鲜花或是一些较小的观赏植物,这样可以给房间带来一种非常清新的气息,有助于大脑疲劳的恢复。再者,如果你的自信心不足,可以在床头或书桌旁贴上诸如“我一定能行”之类的警句、格言,以鞭策自己不断进步。