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【视频】液体表面张力系数测量（2016）

热度 2 hailanyun0415 2016-2-28 22:11

苹果手机看不了，可以点这个链接其实视频去年就做好了，一直懒得上传，明天就要上课了，今天不能不传了。因为我反应速度比较慢，所以只能先录一遍没有配音的，然后把要讲的话写在屏幕外面，边放边念。这样似乎会节奏更紧凑一点，不会担心因为点鼠标或者走神而发生口误。实验视频录了几个，但效果不好，就没放进去。 --

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雨滴击打水面产生气泡的动人故事

热度 20 zhongwei2284 2015-4-23 11:17

第一章：雨滴击打水面 de 自然现象在雨中，一阵阵风吹来，让雨点们时而向前时而向后，雨点的大小也会有所不同。然而，某一瞬间风停了，雨点落入积水的浅滩中，伴之而来的，是一个气泡瞬间出现，半球形，并且很快就破裂了。然后在另外一处，又发生了同样的一幕。有时候在屋檐下，顺着瓦槽落下的水以及雨天树上落下的大水滴击中了小水潭，也会有气泡冒出，持续一段时间后碎裂、消失无影了。以下是我对这个过程的想象： Fig.1 第二章：液面上大气泡半球形的热力学证明对于液面上产生的气泡而言，当气泡达到稳定状态时 , 要力求其表面吉布斯函数值最低。因为形成气泡的过程既可以认为是恒温恒压过程 , 也可以认为是恒温恒容过程 , 所以既可以应用表面吉布斯函数最低原理 , 也可以应用表面亥姆霍兹函数最低原理来证明气泡的形状。应当说明的是液面上的气泡只是亚稳状态 , 而气泡破裂消失才能真正达到热力学上最稳定的状态。现在先要建立一个适当的模型。在建立模型前 , 应观察一下液面上大气泡的实际形状 : Fig.2 从 Fig.2 可以看出 , 液面上的气泡并非绝对的半球形 , 在与气泡膜接触处 , 在膜内外表面的表面张力作用下 , 液体表面向上有所弯曲。然而在形成气泡后 , 气泡内外液体水平表面积与没有形成气泡前水平面的表面积几乎是相同的。根据气泡的半球形状 , 可以建立气泡的球缺形物理模型 , 以水平液体表面与球缺形气泡膜交界处气泡膜的切线与液体水平表面之间通过气泡内的夹角 􀀁 为变量 , 如图 2, 以便证明半球形气泡在热力学上是相对稳定的。角 θ 的变化范围为。 Fig.3 由于建立的模型与真实情况有所差异 , 故要做以下 4 个合理的简化假设 : 1 、设气泡膜内外液体水平表面在与气泡膜交界处呈水平。这是针对实际情况该处液面向上稍有弯曲而提出的。 2 、设重力对气泡膜的影响可以忽略 , 因而气泡成球缺形。 3 、因曲率半径很大 , 设弯曲的气泡膜对气泡内气体的附加压力可不考虑 , 故角 θ 为不同值时 , 气泡膜内气体体积恒定 , 且膜内外液体表面处于同一水平。 4 、因气泡膜很薄 , 设气泡膜内外两表面的面积相等。但这 4 个假设是为了下面计算气泡膜的面积及液体水平表面积时考虑的。其中主要是前 2 个假设 , 后 2 个假设因影响微乎其微 , 本可不必提出 , 但为了严谨起见 , 还是应当加以考虑的。系统内若有几种界面时 , 总界面吉布斯函数等于各界面张力 γ 与其界面面积 S 乘积之和，即 i 为系统中的每一种界面。本文中只有一种界面 , 即液体的表面。以 V 代表气泡的体积 , R 、 h 分别代表球缺的球面半径及球缺的高，以 S l 、 S m 分别代表水平液体表面和气泡膜单面的面积 , 且 S l 值足够大，以 γ 代表液体的表面张力。角 θ 的变化范围为。当 θ 取不同值时 , R 、 h 均相应地改变 , 致气泡膜的单面面积 S m 也相应地改变 , 因而系统的总表面吉布斯函数也相应地改变。由以及得到气泡膜的单面面积则为因系统中水平液体表面积为 S 1, 气泡膜有内外两个表面 , 且认为相等 , 故系统的总表面吉布斯函数为 : 所以由上面两个式子得到所以此时可以得到当角度取90的时候吉布斯自由能最小，于是证明出液面上大气泡的亚稳态时的形状为半球形。这也说明空气中悬浮的圆球形的大肥皂泡若落在肥皂液表面上 , 也要变成半球形。现在以球形为基础定义相对吉布斯自由能来作图。从圆球形气泡膜的单面面积及气泡体积，求得单面面积这时圆球形气泡膜的表面吉布斯函数为 : 定义系统的相对表面吉布斯函数在这里，相对表面吉布斯函数的意义就是球缺形气泡膜的表面吉布斯函数与同体积圆球形气泡膜的表面吉布斯函数的比值。所以 Fig.4 第三章：水面产生气泡的基本性质 3.1 ：弗劳德数（Fr）和韦博数（We）弗劳德数定义：其中U为液体运动的速度，g为重力加速度，a为液体的尺寸。 Fr 用来确定一个部分浸没的物体移动时通过水的阻力。在自由表面流的流量的性质（超临界或者亚临界）取决于Fr是否大于1. 韦博数的定义： σ为表面张力系数，ρ为液体密度改进的韦博数：其中韦博数运用在有不同界面的交界的情况，尤其是具有强的曲面的多相流。可以认为它度量的是液体的惯性与表面张力的比较。这个参数在薄的肥皂膜流、液珠的形成以及气泡的形成中具有重要且有效的运用。 3.2 ：关于小液珠Impact液面的实验结果 Fig.5 Fig.5 中点为实验数据，实验中用到的小液珠的尺寸均为a=2R。线是拟合的线，坐标的线是小液珠达到的速度极限。灰色的区域是可以产生气泡的区域。从 Fig.5 可以看出气泡只在很小的一部分参数空间才会产生。在灰色区域下方，由液滴击打液面产生的坑太浅而无法产生气泡，但在灰色区域上方，由于液珠的撞击时的能量太大依然无法产生气泡。进一步对小液珠撞击液面的参数进行研究，发现了一下关于弗劳德数和韦博数的规律 Fig.6 其中这两条线上对应的实验点与 Fig.5 上面的实验点对应。数据点很好的吻合在两条直线周围，可以得到如下关系：对于 Fig.6 上面一条线：A=48， α=0.247；对 Fig.6 下面那条线，A=41.3，α=0.179。 3.3 ：定性分析以上结果对于 Fig.6 的上一条线，假设对于产生的坑（crater），小液珠的速度有效的作用在整个坑的表面，这个crater会迅速的朝径向增长，而没有气泡会entrapped。令Rsp=Rc，其中Rsp是整个液珠的速度作用范围内的一个特征线度，Rc则是crater的曲率半径。为了估算坑的半径，首先我们计算出小液珠在impact之前的能动能，忽略表面张力的作用，并假设crater是半球形的，则很容易得到。现在来估算液滴速度的作用半径。假设此时小液珠受到的阻力等于质量乘上加速度：，这条假设意味着小液珠速度为U时，经过时间U/R，小液珠达到速度为0的状态。此时限制速度传播出去的因素是液体的表面张力，因此我们得到以下平衡假设质量的作用作用在整个crater上，以至于表面张力的限制作用主要只在垂直方向起作用，正如上式左边的单纯质量导致的加速度一样。因此得到如下结果： Rsp~ R ·We 由上面的分析得到对于 Fig.6 中下面线的分析则得到了 3.4 ：discussion 对于更严格的数学推导此处暂时省略，在原文中有，这里仅做简单的讨论：研究表明对于是否产生气泡这个结果是源于crater周围任何一点的恢复时间的一个非常微妙的平衡。如果出口处先恢复，则会产生气泡，否则难以产生气泡或者气泡比较小。小液珠对于终端速度的冲击使得小液珠的半径与速度之间有了一个函数关系。具体关系在一开始的图的左边的灰色线。这条线有一个很大的斜度，这个使得能够产生气泡的液滴的尺寸必须在一个很小的范围之内。且小液珠的速度同样需要在一个很小的范围之内。因此产生的气泡的半径也是在一个很小的范围。这就使得气泡的产生称为了一种很特别的似乎是统计性的事情。对于气泡的产生过程还有很有意思的结果，例如特有的水下的声波的产生。当产生气泡的时候，水面之下可以检测到特别的声波信息，具体结果见下一节。其中会有一个很明显的峰值，而这个峰值就与气泡的产生有关系。峰值大概在14~15Hz左右，需要有更加严格的数学推导来证明这个结果。这里先列出来我们计算结果中小液珠可以产生气泡时的半径：0.19~0.30mm，相应的产生的声波的峰值为11~17Hz，而中心峰值则是与观测结果一致。而下面是一些问题 1、被击水面的水深对结果的影响文章里面并没有给出来相应的说明和讨论； 2、经过分析得到的指数值与实验值仍然有不小的偏差，具体原因何在； 3、 Capillary wave 等液体的表面波对结果是否有影响，有怎样的影响； 4、温度对结果是否有影响。暂时仅提出以上四个小问题，留作参考和进一步思考。第四章：表面张力以及粘性对气泡产生的影响 4.1 ：实验与结果 Bubbleentrainment 是crater尖点处concentric capillary pinching与粘性耗散竞争的结果。它可以很好地由毛细数Ca来描述（Ca=μV/σ，其中μ为粘性系数，V为impact速度，σ为表面张力系数）。先看下实验条件： Fig.7 接下来了用如下的实验仪器系统进行实验： Fig.8 实验中发现当且仅当涡量仅仅集中在crater的中心的时候会出现vortex ring，如果某处的对流很强，则vortex ring的形成就受到影响。regular bubble entrainment过程中具有较强的对流效应，这也许就是为什么regular bubble entrainment过程中没有vortex ring产生的原因吧。更多定量结果表明产生的泡泡的尺寸与粘性强弱呈反比关系。 Fig.9 Fig.9 是不同粘性条件下，临界crater形状以及不同entrainment区域的结果图。0表示在产生泡泡的区域之下，1表示在区域里面，2表示在区域上方。 4.2 ：粘性的影响 Fig.10 Fig.10 反应的是产生的泡泡的尺寸和毛细数的关系。当粘性对泡泡的产生起作用的时候，前面说过的Fr与We对结果的描述已经是不够用了，因此引入了毛细数作为一个新的描述的参数。 4.3 ：临界锥角 Fig.11 结果如 Fig.11 所示，Longuet-Higgins(1990)早就预言了有一个临界锥角为109.5度。上述的结果与他们的预言相当吻合。 4.4 ：关于thin jet产生过程的一个强的指数规律高速的liquid jet是在bubble pinch-off过程中，由the radial focusing ofthe bulk flow造成的high-pressure stagnation(停滞)导致的结果。 Fig.12 Fig.12 为thin jet。Hogrefe.et.al. (1998)推到得到了如下规律其中z和r是在liquid jet上面描述侧壁性质的一个极坐标参数，（z,r,t）通过无量纲化变为（z*,r*,t*），z和r在无量纲化的过程中分别与小液滴的尺寸D有关，而t则与D/V有关。则修改之后上述方程变为实验结果如 Fig.13 所示，其中相应的α值为0.656，β值为-0.435。 Fig.13 通过上面的方程，我们可以得到垂直方向的jet的速度和加速度表达式：对于不同粘性的液体中，α值也是变化的，0.4α0.6667,可看 Fig.14 所示的结果 Fig.14 第五章：under water sound 3.3.1 ：Franz 的观点与实验仪器 Franz 第一个系统的研究了液滴撞击水面时在水下产生声音的问题。他的文章也被视为这个领域开创性的文章。其中用到了高速摄像技术以及对水下声音的接受。其中的高速摄像技术在以后也得到了很多更广泛的运用。 Franz 认为水下声音产生的源头有以下几个方面： 1 、撞击过程以及液滴在自由表面的扩散； 2 、液滴在水面的共振振动（如果液滴和液面都具有一定的刚度） 3 、由于产生气泡导致的水中液体流量的脉动。他发现观测的结果与声压、液滴大小以及撞击的速度有关，他还研究了频率的相关内容例如peak 频率等等。接下来来看看相关的实验结果，首先先看下相关的实验观测的仪器(TUD)： Fig.15 液滴从水池RS中流出经过针头N滴入水池T，相关的影像被放大到F屏上，L1是一个放大镜，影像在卷轴R上连续地运动，图像随着影像的移动而移动因为中间有个旋转棱镜P，声音由hydrophone（水听器）H接收并传到oscilloscope（示波器）O上面成像。将示波器的时基关闭，使得得到的实验点被影射到一张垂直的纸面上，它的图像通过透镜L2聚焦到移动的影像上，使它可以在图像上有一个连续地轨迹。对于从不同高度落下的小液滴，出口的速度和到水面的速度有如下关系其中vI是撞击水面时候的速度，vT是从N出流出的时候的速度，g为重力加速度，h为N处流出时到下方水面的高度，vT与小液滴的尺寸大小d有关系。 3.3.2 单个小液滴的实验结果 Fig.16 Fig.16 展示的是由单个小液滴产生的典型的压力—时间关系的图。左图为 irregularentrainment 情况，5.2mm的液滴从3.5m的高度落下，撞击速度为6.8m/s，最上面那根线表明在250ms左右探测到了bubble sound而下面那根线表明在60ms左右探测到了bubble sound，而最下面的结果则没有bubble sound。Bubble sound比预期的存在的时间长的多，原因仅仅是因为tank壁面的反射作用导致的结果。而右图是 regular entrainment 情况，一个3mm大小，撞击速度为2m/s的液滴撞击液面的结果，上面的线反应的是整个探测过程的结果，初始的撞击时间仅仅只有8ms，而在32ms左右有bubblesound；下面的线则是将bubble sound周围的时间放大，显示出了更多的关于bubble sound产生的细节过程。下面看下产生气泡的条件： Fig.17 对于 Fig.17 ，Regular bubble entrainment出现在狭长的灰色地带，irregularentrainment则近似地出现在右上角的线状区域。坐左边的线则为terminal velocitycurve for raindrops。纵坐标的单位是：number of drops in a 0.1-mmsize range striking an area of 5o cm 2 in a time of 90s. 对于产生气泡的条件这里还需要强调的一点就是关于表面张力产生的影响。对于表面张力的影响的测量是比较困难的，但是这里需要指出的是表面张力小于等于48 dyn/cm时不会产生气泡。 3.3.3 ：人工雨以及自然降雨时产生的结果 Fig.18 Fig.18 左图是由不同尺寸的雨滴产生的降雨得到的结果。实线为特别大的雨中的结果，下面四条线对应的尺寸与上节中条件的图中的相对应，由上往下分别对应b、c、d、e的结果。右图中空心点为现实的雨中测量到的结果，实心点为实验结果，黑线为Franz他们的结果。 Fig.19 Fig.19 右图中，黑点为实际雨中测量的结果，空心点为TUD中的结果，三角点为NCPA（其他组）的结果；右图为声音-压力 trace 图：上面的是由水喷雾到一个大的水tank中产生的结果，下面的则是近200个这样的trace的平均效果图。 Fig.20 Fig.20 中黑点为雨落入纯净的水中的结果，白点为落入有杂质的水中的结果。左边的是人工的雨，右边的是自然中的雨的结果。第六章：结果与讨论雨滴击打水面产生气泡的过程中有一系列很有意思的结果，包括气泡呈现半球状，109.5度的临界角，以及狭窄的可以产生气泡的参数范围，当然还有有趣的水下的声音的特点。对于这个简单的自然现象，表面看上去平平淡淡但是实际上却包含了许多动人的东西。由impacting drop产生的underwater sound 有两个分离的机制：一个是初始的撞击声，这个是所有的雨滴impact都会有的结果；另一个是bubble oscillation，这个产生的sound比初始的impact产生的强的多但是并非每个drop impact都会产生。液滴的diameter 在0.8~1.1mm时产生bubble。对于频谱图，在14—16 kHz处有peak是一个普遍现象。但是低频的声音与液滴大小的明显的关系没有得到解释，单液滴实验表明更大的液滴产生的开始阶段的sound比小液滴产生的更加louder，因为它的尺寸和速度都比较大；并且，对于更大的液滴而言如果它产生了气泡那么比小液滴产生的气泡也更大。低频上的声音应该是上述两种效应的叠加。在 Fig.21 左图从上往下依次是减小表面张力得到的结果。开始的impact也许不是产生14—16 kHz peak的原因，但可能对此具有一定的贡献。 Fig.21 右图为简单总结。 Fig.21 尽管如此，大部分文章中都很少专门讲述浅水滩中的气泡的产生，在浅水滩中，由于毛细波的影响会变的非常重要而不能忽略，这时候看上去气泡比较难产生或者比较难达到稳定，但是现实中在浅水中产生气泡的几率似乎更大更容易的多。气泡的产生本身就是一种竞争行为，那在浅水中这种竞争又是如何更加美妙的发生的呢？主要参考文献：王正烈, 大学化学， 2010, 25（2）：49-53 H.N.Oguz, A.Prosperetti, J.Fluid.Mech, 1990, 219:143-179. H.N.Oguz, A.Prosperetti, J.Fluid.Mech, 1989, 203:149-171. Q.Deng, A.V.Anilkumar, T.G.Wang, J.Fluid.Mech,2007, 578:119-138. H.C.Pumphrey, L.A.Crum, L.Bjorno, J.Acoust.Am,1989,85(4):1518-1526. G.J.Franz, J. Acoust. Soc. Am. 1959,31, 1080-1096. 相关博文《水珠、气泡、liquid jet 以及其他》 http://blog.sciencenet.cn/blog-739225-708015.html 《下雨时，水面上动人心弦的故事》 http://blog.sciencenet.cn/blog-739225-704570.html

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原子核的太子是电子不辐射的原因

热度 1 tyctyc 2015-3-20 23:26

在前博文 http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-753225.html 中我讲过：原子基态电子在核外运动不辐射的原因是核的T物质抑制了电子的辐射，核的T物质是球对称分布，从质子、中子质量遵守相对论的质速公式，我认为组成质子、中子的亚粒子和电子是类似的，该亚粒子的T物质密度也是 , 在前博文 http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-790497.html 中讲了液体表面张力和液体粘度与太子密度成正比，那么也可以用液体表面张力和液体粘度来研究核的太子密度变化，在其它条件不变的情况下，比较中子的变化对液体表面张力和液体粘度的影响，来证明中子有较高的太子密度，结果如下：氦同位素的液体粘度：(1) T(K) 2.2 2.4 2.6 粘度 21.9 21.2 20.6 粘度 25.5 30.0 32.1 氦同位素的液体表面张力：(2) T(K) 1.0 2.0 2.5 3.0 表面张力 0.144 0.088 0.053 0.02 表面张力 0.345 0.310 0.276 0.225 氢同位素的液体粘度：(3) T(K) 22 24 26 28 32 11.641 10.057 8.7151 7.516 5.0391 11.641 10.057 8.7151 7.516 5.0391 34.0 28.4 24.4 20.7 15.5 57.5 51.0 39.7 33.1 24.0 氢同位素的液体表面张力：(4) T(K) 18 20 2.335 2.009 2.295 1.969 T(K) 19 21 4.010 3.596 上述实验结果证明增加一个中子就能显著增大液氢、液氦的粘度和表面张力，表(4)中氘的温度更高表面张力应该小一点，但氘的表面张力仍然远大于氢的表面张力。所有这些都只能用中子有较高的太子密度来解释，其它解释都不合理，例如若用中子磁矩来解释，一个问题是中子磁矩远小于电子磁矩，另一方面中子磁矩是矢量有吸引也可以排斥，并不是只会增大粘度和表面张力。有人认为与质量有关，看表(3)氘粘度是氢粘度的3倍多就否定了该观点。在低温液体中原子间距小，核子的太子对粘度起主要作用，考虑到作用几率，理论上氘粘度是氢粘度的4倍( )，实测19K时氘粘度是氢粘度的3.3倍。另外在温度较高时原子间距较大，中子太子密度按下降，在原子边缘与电子太子密度相近，理论上氘粘度是氢粘度的1.5倍(3/2)，实测80K时氘粘度是氢粘度的1.39倍。20K时氦4的粘度是氦3的1.1倍（理论值6/5=1.2倍），精确的过程很复杂后人才能搞清楚。但太子密度（这个标量）与液体的粘度和表面张力成正比是确定的，这是中子有太子的直接证据，证明核附近太子密度很高，这些太子是核外基态电子辐射的强大阻尼，它抑制了基态电子的辐射。这方面还有许多工作可做。陈国帮等,低温工程技术·数据卷.化学工业出版社.2005.

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[转载]细胞铺板杜绝边缘效应

suxudong 2014-11-24 18:57

有几点需要注意： 1、细胞密度：根据自己的实验需要，一般不能密度过高，不要为追求长满的速度而高浓度接种细胞，细胞浓度高，是成团的最重要原因。 2、细胞消化程度：细胞消化过度后，膜表面受损严重，细胞会出现严重粘连现象，此时细胞一般是聚集在孔中央。也有出现在边缘的问题。 3、细胞分散程度：细胞消化制备成悬液后，由于细胞酶消化好而成片、成团，此时自然会引起细胞沉降速度不一，聚集生长。 4、孔内溶液体积：孔内溶液过少时，比如100ul与200ul相比出现细胞聚边的问题会多。 5、表面张力、离心力：移液器向孔内加液时，由于力度过大，形成液流撞击圆形孔壁后会形成漩涡（此现象同拿水管向盆内注水，水冲至盆底时，孔内水会形成乱流，水如果冲至盆壁就会形成漩涡）。消化、分散、细胞密度要有保证。枪头尽量抵在板底而不是悬空或者戳壁，点状加样,即垂直缓慢注入，使细胞悬液由中央向四周蔓开，避免加样时液体在孔内形成涡流及气泡的产生，加液速度要适当不要形成激流。细胞加入孔中以后轻轻十字摇匀或轻晃，这样细胞就分散均匀了。每加一个空,余下的细胞悬液要重新悬一下,原因是细胞会沉淀。 96孔100ul-200ul，24孔板一般1-2mL，6孔板2mL。6孔板12孔板或24孔板，采用将第一个孔加入少量无血清培养基，晃动浸润整个孔底，然后用移液枪吸至第二孔，同样方法浸润孔底，其它孔一次类推，这样整个孔底都是湿润的，细胞悬液会平铺在整个孔底.注意加完细胞悬液后要放工作台静置一下。

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表面张力的秘密

tyctyc 2014-5-1 23:50

液体的表面张力属于分子间力，是分子间的电磁相互作用。表面张力是电子和原子核产生的，具体机制尚未明确，有许多未知，我们一层一层来剥开。前博文讲过电子由T物质组成，那么物体表面也是T物质，物体的表面张力（F）与T物质密度成正比,V是物体的体积，T是物体的温度,r是原子间距。 =k/V =K/T 所以有:F T=k 物体的表面张力与其温度的积是常数.水的实验结果如下 : T(K) 283.16 293.16 303.16 313.16 333.16 353.16 373.16 F N/m 74.22 72.75 71.18 69.6 66.2 62.6 58.8 k 21016 21327 21579 21796 22055 22108 21829 温度变化大于30%时，k的变化小于5%。液氢也遵循此规律：n- T(K) 13.96 14 16 18 20 F N/m 3.003 2.996 2.664 2.335 2.009 k 41.9 41.94 42.6 42 40.2 液氢也遵循此规律：p- T(K) 13.8 14 16 18 20 F N/m 2.988 2.955 2.624 2.295 1.969 k 41.23 41.37 41.98 41.31 39.38 液氘也遵循此规律： T(k) 18.71 19 21 23 23.31 F N/m 4.07 4.01 3.596 3.181 3.117 k 76.15 76.19 75.5 73.16 72.65 液氧也遵循此规律： T(k) 60 70 80 F N/m 21.122 18.414 15.777 k 1267 1289 1262 液氮也遵循此规律： T(k) 65 70 75 F N/m 11.789 10.589 9.417 k 766 741 706 液氦也遵循此规律： T(k) 2 2.19 2.5 3.0 0.31 0.29 0.2757 0.2247 k 0.62 0.635 0.689 0.674 液氦误差较大 T(k) 0.75 1.0 1.5 2.0 2.5 0.15 0.144 0.116 0.088 0.053 K 0.1125 0.144 0.174 0.176 0.133 结果表明： 1.在熔点和沸点之间液体的表面张力与温度成反比： F=k/T。 2.从正氢和仲氢的小差异告诉我们核磁矩反平行(相互吸引)时，氢分子对外的相互作用减少使表面张力降低(1.4%-1.8%)。 3.氘与氢的表面张力比接近2，表明中子的作用和质子相似，本质上是中子和质子外面的T物质密度梯度相当。有人以为表面张力与密度成正比，但液体氦否定了这个观点，液氢 19K时密度72.2 ， =2.172 ,液氦( ) 2K时密度146 ， =0.31。 4.对表面张力起主要作用的是电子磁矩，当核外电子磁矩反平行(相互吸引)时，并且质子中子磁矩也反平行(相互吸引)时，系统处于最低能态，原子间的相互作用较小，因此液体的表面张力较小。在液体中，核外电子磁矩反平行时(相互吸引)，并且质子磁矩也反平行(相互吸引)时，此时还有一个中子磁矩剩余，如果两个原子的中子磁矩反平行(相互吸引)形成原子对，这些原子对之间的相互作用会更弱，这将使液体的平均原子对间距变大使液体密度变低，同时使液体表面张力更小。在2K时，密度是146 ，密度是76.3 ，此时 / 密度比是1.91超过其原子量比1.33，证明液体的原子对间距比液体的原子间距大，这个机制使成为地球上熔点、表面张力最低的物质。汪和睦.物理常数与单位.天津科学技术出版社.1986. 陈国帮等,低温工程技术·数据卷.化学工业出版社.2005.

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Shan-Chen伪势模型共存密度

热度 1 stenfen 2014-3-8 20:46

S-C模型的平衡态共存密度，与两者有关，一是力学平衡条件, 二是拉普拉斯定律。力学平衡条件与伪势形式有关，与外力格式有关，检验共存密度是否与MAXWELL等面积法给出的基准结果一致，最有效的方法，是检验不同松弛因子下的共存密度，如tau=0.6 tau=1.0；基本上 EDM格式，S-C本身的外力格式都会给出比较严重依赖于松弛因子的共存密度。对EDM格式来说，也许调节某些东西，它能够在tau=1.0取得一致，在tau=0.6 时则会有很明显的偏差。第二点是，拉普拉斯定律，对于圆界面和球界面，拉普拉斯定律指示，内外压差正比于表面张力/半径R 对于MAXWELL等面积法，其标准是气相压力等于液相压力，当出现气液相压差时，也即气相压力与液相压力，均会偏离基准压力。根据状态方程一一对应，这个压差会带来密度差，也即，气（液）相密度会偏离气（液）相基准密度。因此，就会出现，气液相共存密度随液滴或气泡的半径变化而变化，因为之前提到：拉普拉斯定律指示，内外压差正比于表面张力/半径R。不同半径，带来不同压差，从而也就是不同密度差。其影响可以根据 p-rho图，也即状态方程的函数图看出。一个压差对应一个密度差，如果压差给定，那么密度差大小由谁决定呢？很显然，是由p-rho图的斜率决定，也即p-rho曲线越陡峭时，同一压差对应的密度差越小。在S-C伪势模型中，还有一个很重要的一点，其界面宽度实际上与p-rho曲线斜率为负的区域，也即mechanically unstable region的斜率有关，当该区域斜率的绝对值减小时，界面宽度增大。最近文献中均已经发现，在采用传统的非理性气体状态方程时，如C-S, P-R等，当p-rho曲线整体变平时，界面宽度增大，假拟速度减小，稳定性提高。但需要注意的时，在这种情况，半径对共存密度的影响也将明显增大，因为p-rho曲线越平，同一压差对应的密度差就越大。能解决这一矛盾的唯一办法，对于等温流动，最好的办法是采用线性分段函数形式的状态方程，它可以分开调节p-rho曲线不同区域的陡峭或平缓，从而可以在 mechanically unstable region采用平缓段，以保持合适的界面宽度，在其他两个区域采用陡峭段，从而削弱液滴或气泡半径对共存密度的影响。总之，研究外力格式对共存密度的影响时，可以考虑研究不同松弛因子下的共存密度，如tau=0.6 tau=1.0；研究液滴或气泡半径对共存密度的影响时，可考虑不同半径，如R=40, 20, 15；最后，S-C模型模拟时，界面宽度最好要4-5个格子宽度，太宽了可以调小点，太窄时，假拟速度很大，最好调大点，否则做出来的结果不可信，因为大的假拟速度会带来非物理的现象。

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表面张力&分子大小&水密度&蒸发潜热…

热度 2 zhangxw 2013-6-21 10:53

表面张力分子大小水密度蒸发潜热 … 张学文 ,2013/6/21 昨天王亚平在太空做物理实验 , 这也使表面张力这个词进入 cctv 的新闻联播节目。而这也使我想及 10 多年前我自己做的一个习题。这个习题把表面张力、分子大小、水密度、蒸发热联系到了一起。即从表面张力、密度、蒸发热计算出了分子的体积大小。我为自己想到这个问题高兴，也反问：为什么 19 世纪的物理学家没有想到用这个方法估算分子大小。计算思路？具体思路与计算见下面我的 2000 年一个笔记吧用普通物理数据推算阿佛加得罗常数 N 1. 阿佛加得罗常数 N =6 × 10 23 是一个非常重要的物理学常数。它说明每 1 克分子量的（任何化学）物质，其所含有的分子个数是多少（它相当于告诉我们原子或者分子究竟有多么小），它为原子学说在科学上的确立起着重要作用。最早推算出这个数的工作是在 1865 年，但是迟至 20 世纪，通过爱因斯坦等人利用布朗运动的分析等等不同的工作，才计算出这个值。 2. 我们这里利用的数据是 1 克分子的水的质量是 18g ，其体积是 18cm 3 ，其蒸发热是 18 × 2501J=45018J ，水的表面张力是 73 × 10 -3 J/m 2 。显然这些都是一般物理学实验可以得到的数据。下面就利用它们推求 N 值。 3. 我们的思路是通过两种办法让液体的水变成气体，利用其能耗应当相等（热力学第一定律）反算出阿佛加得罗常数 N 。 4. 让 1 克分子水蒸发变成水汽水，其耗用的蒸发热就是前面介绍的 45018J 。另外一种让液体水变成水汽的方法是假想我们有一把很小的汤勺（思想实验），它可以把水分子一个一个地从液体中捞出来成为单个的水分子，由于它们彼此相距充分地远我们可以把这个过程看作是把液体水变成了气体水（在等温情况下进行，液体水原有的动能变成了水汽的运动的动能，它们不干预我们分析的蒸发过程）。 5. 从液体水中取出每个水分子的过程也就是让每个水分子的表面积都暴露在外面的过程。所以这是一个让水的表面积加大的过程。表面积的加大伴随着表面自由能的加大。由于取出分子的后果是使液体变成了气体，所以根据能量守恒，两种液体变成气体的过程用的能量应当相同，即各个分子的表面积所对应的表面自由能应当等于蒸发耗的热量。即表面积对应的自由能应当等于 45018J 。 6. 水的表面张力为 73 × 10 -3 J/m 2 ，所以 45018J 的表面能就对应于所有的气体水分子的总面积应当是（ 45018/73 × 10 -3 ） =6.16 × 10 5 m 2 （原液体水的表面积比它小很多，所以计算中忽略了）。 7. 一个简单的假设当然是设想每个水分子是一个半径为 r 的球。其表面积是 4 ×π× r 2 ，而 1 克分子的分子个数定义为阿佛加得罗常数 N （现在是未知数）。所以 N 个分子的总面积是 N × 4 ×π× r 2 。它也就是前面计算的 6.16 × 10 5 m 2 ，所以 6.16 × 10 5 m 2 = N × 4 ×π× r 2 8. 由于 18 克的水占有 18cm 3 （它等于 18 × 10 -6 m 3 ）的体积，它对应 N 个水分子球的体积： N ×（ 4/3 ）×π× r 3 ，即有 18 × 10-6m 3 =N ×（ 4/3 ）×π× r 3 ，于是 N=18 × 10 -6 m 3 /1.25 ×π× r 3 ， 9. 把这个数带入前面的等式，可以计算出 r=0.093nm ， N=5.7 × 10 23 。 10. 这个结果不仅与现在知道的 N=6 × 10 23 在数量级上相同，而且绝对值也差别很小。以上是 2000 年 10 月 20 日写的短文， 20 日高兴，可 21 日看了赵凯华的半定量物理学，就感到这可能已经是物理学的常识，而显得我太幼稚。我就没有心思再写了。

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神奇的表面张力

热度 38 刘建林 2013-1-4 09:14

神奇的表面张力谷翰霖，苟飞林，兰迪，刘建林 * 中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，青岛 266580 在自然界和日常生活中，液体的表面张力常会引起各种各样有趣的现象。从物理的角度来看，物质的表面与其内部的分子或原子的受力状态是差别很大的。例如，液体内部的一个分子在其四面八方都受到它相邻分子的作用力，但是这些力是可以相互抵消的，因而这个分子的整体受力是平衡的。但是对处于液体表面上的分子而言，它们在一侧受到空气的作用力，在另一侧则受到液体内部分子的作用力，这两个力一般不相等，因而整个液体表面会发生变形。液体的表面分子由于发生变形而产生一种张紧的拉力，称为表面张力。因此液体的表面就具有一种不同于体内的能量，称之为表面能。这些液体表面分子组成了一层薄膜，由于表面张力的作用，这层薄膜会产生绷紧的趋势，这种趋势会使薄膜的表面积或者表面能尽可能地减小。正是由于表面张力会尽可能地使液滴的表面积减小，所以我们会观察到露珠的形状更接近于球形。这是因为在质量一定的情况下，球在所有几何体中的表面积最小。因此看到露珠的美丽璀璨，大诗人白居易就情不自禁地发出了 “ 露似珍珠月似弓 ” 的咏吟（图 1 ）。而下雨过后，我们也会观察到蜘蛛网上挂满了一串串晶莹透明的小液珠。这是由于水的表面张力使得原来覆盖在蜘蛛丝表面上的液膜的总能量达到最小的状态，从而在我们面前展现出了这一壮观的图景。这种现象在力学上被称为 “ 瑞利失稳 ” （图 2 ），是英国诺贝尔奖得主瑞利（ Rayleigh ）最早研究的。表面张力尽管微小，但是我们能够通过实验真实地感受到它的存在。例如图 3 所示，我们把一根铁丝弯成 V 字型，同时在其两个端点拴上一根细棉线，此时棉线并没有绷紧。当将这个结构放入到肥皂液中并提出液面时，我们会惊奇地发现，在整个框架和棉线之间形成了一层薄薄的液膜。并且此时棉线被绷紧了，形成了一条光滑的圆弧线。通过棉线的形状，我们可以计算出表面张力的大小。这个小实验就形象地说明了表面张力对棉线形成了一个拉力，同时也说明了液膜在表面张力作用下会尽量降低自己的表面积和表面能。图 3 液膜把棉线拉紧实际上，在宏观尺度上，表面张力确实是一种比较微弱的力。例如我们计算一艘轮船所受的浮力时就没有必要考虑表面张力的影响。但是当物体的尺寸逐渐减小时，其所受到的表面力要远比体积力（如重力、电场力等）的影响大。我们可以想象一个小球，它的表面积和体积分别与其半径的平方和立方成正比，故此二者之比与球的半径成反比。这个比值我们通常称为“比表面积”。所以当小球的体积非常小，例如到了微纳米量级时，其比表面积将是一个非常大的数。此时很显然，体积对其物理特性的影响微乎其微，起主导作用的因素就是表面积或者表面能了。如图 4 所示，我们可以用一根重量很轻的缝衣针来形象地演示表面张力的作用。尽管金属的密度远比水的大，但是当把这根缝衣针轻轻地放置在水面上时，可以发现它能够漂浮在液面而不下沉。我们还会观察到，在针的周围由于表面张力的作用形成了一个弯液面的凹坑。而根据阿基米德定律，我们知道这种形状的弯液面使得针能够排开更多水的体积。所以对于体积比较小的针而言，此时表面张力对它产生较大的浮力是起主导作用的。图 4 缝衣针浮在水面上与缝衣针浮在水面的情形类似，一些水生的小动物能够轻松自如地在水面运动。如图 5 所示的水黾，是一种水生的半翅目类昆虫，它不但能够静止地站立在水面上，还能够在水面进行跳跃运动，因此常被称作 “ 池塘中的溜冰者 ” 。正如英国作家 Hilaire Belloc 在诗中对水黾的赞美： “ 它在水面漫步，显得那么轻盈、敏捷、悠闲、逍遥，它使人们的奔跑为之逊色；又令你不由得目瞪口呆 ……” 。正因为水黾拥有 “ 轻盈、敏捷、悠闲、逍遥 ” 的非凡水上奔走特技，从而引起了人们的广泛兴趣，那么其内在的物理机制是什么呢？最近的研究表明水黾有以下几个特点：（ 1 ）水黾的体重较轻；（ 2 ）通过扫面电镜观察，会发现其腿部长满了微米量级的刚毛，而这些刚毛上面又长有更为细小的纳米量级的沟槽；（ 3 ）通过测试液体浸润性的仪器发现，构成水黾整个腿的材料具备很强排斥水的性能；（ 4 ）水黾的腿部有关节，能够调节其腿的变形；（ 5 ）水黾腿部的横截面是空心的。正是由于这多种因素的协同作用，使水黾具备了产生超强浮力的能力，因而能够在水面闲庭信步。与水黾类似，蚊子也能在水面上自由地站立，以进行摄食和产卵。并且蚊子的腿能够很轻松地从水面脱开而不被水所粘住，因而能够顺利飞到空中，其主要原因也是由于蚊子的腿部具有特殊的微纳米结构。图 5 水黾在水面行走除了水黾、水蜘蛛和蚊子外，还有其他一些小动物也常年生活在水中。这些小动物除了在水上运动外，还需要定期到岸上去觅食和产卵等。但是由于毛细作用，在岸墙与水面之间通常会形成一个弯液面，这对于这些想爬到岸上去的小动物而言是一个很难克服的天然障碍。例如图 6 （ a ）所示的长有腿的小动物试图爬上弯液面但是却无法成功，这是因为它的腿部刚性太大而不能自由地变形；而图 6 （ b ）中的小虫子却比较“懒惰”，因为它没有腿可以进行攀登，所以就借助于另外的方式。这种小虫子的身体是柔性的，所以它仅仅通过合理地调整身体的姿态就能够很轻松地翻越这个弯液面。在它调整身体姿态的过程中，造成了身体前后两个部分所承受的液体表面张力的分量大小不一样，前方的力较大，故而它能够克服自身的重力而向前运动。这说明后一种小动物具备非凡的智慧，它已经学会了合理利用表面张力来达到自己的目的。图 6 翻越弯液面的小动物，（ a ）小动物无法翻越弯液面；（ b ）小虫子调整身体姿态能够翻越弯液面还有很多小动物也具有神奇地利用表面张力的能力。例如蝉的翅膀是透明而不沾水的，所以在下雨天能够飞行；鸭子的羽毛能够分泌排斥水的油脂，如果把这层油脂去掉，它有可能被淹死；纳米比亚沙漠中的一种甲壳虫能够利用其外壳的特殊微纳米结构从雾气中收集露水；德克萨斯角蜥能够站在泥塘中，通过其腿部的毛细管吸收水分而输送到嘴中。另外，我们都知道，一只蚂蚁是很害怕水的。但是当发洪灾时，我们会经常看到蚂蚁会抱成一团，如图 7 所示。这是因为当它们抱成一团时，其整体的抵抗水的能力得到大大提高，从而能够安全地度过洪灾。图 7 水中的蚂蚁抱成一团不止是动物，自然界中的很多植物也具备超强的排斥液体的能力。为了阐述它们的亲疏水能力，这儿先介绍几个概念。当一滴水放在光滑水平面上时，液滴边缘点处液体与气体的界面切线与水平线之间的夹角称为接触角。如果接触角小于 90 度，说明液体是亲水的；如果大于 90 度，则是疏水的；如果大于 150 度，则是超疏水的。下雨时，荷叶和芋头叶子表面上的雨滴形成很多晶莹的水珠，此时这些小液滴在叶子表面的形状接近于球形，也就是说此时的接触角接近于 180 度，所以说荷叶是超疏水的。同时当水珠滚落时，会带走叶子表面的污染物，因此这些植物不但具有超疏水的性能，而且能够防止灰尘的污染，所以永远是清洁的。自古以来，荷花（也叫圣莲）能够出淤泥而不染，通常被认为是圣洁的植物，因而这种神奇的超疏水现象叫作 “ 自清洁效应 ” 或者 “ 莲花效应 ” （图 8 ）。植物的叶子具备自清洁功能的原因并不是因为它们的叶子是光滑的，而恰恰相反，这些叶子具有令人吃惊的粗糙度。通过扫面电镜观察，这些具备超疏水性能的植物叶子外表面一般都具有精细而复杂的微结构，在这些微米量级的结构上又生长着更小的纳米量级的管状蜡质。这种微纳米多级结构就能够比一般的单纯微结构产生更强的超疏水能力。图 8 荷叶上面的液滴关于表面张力的另外一个有趣的现象是，某些水鸟可以通过表面张力调控其吸收到口中的毫米量级的液滴（这些液滴里面包含着食物），从而完成其摄食过程。如图 9 所示，这种水鸟的喙分为上下两个部分，由于液滴的重力较大，所以当喙张开时，液滴不能够一步到位地进入嘴中。但是它的喙能够像个镊子一样反复连续地张开和闭合，从而改变了液滴的形状和它的接触角。这样液滴就能够从喙的尖端以一种步进的棘轮方式进入到嘴中。我们也很容易用一个夹有一个液滴的镊子来演示这个过程。图 9 水鸟通过毛细棘轮效应进行摄食从上述动植物巧妙利用表面张力的例子中，我们可以看到，大自然中各种神奇的现象层出不穷，直如鬼斧神工、浑然天成，令人叹为观止。这是由于大自然经过亿万年的演化，经历过自然选择和优胜劣汰，已经形成了生物体功能的完善与优化，即 “ 自然界按最简单、最有效的方式演化 ” 。动植物利用表面张力的各种现象充分展现了他们本身奇妙的特性、周密的结构和经济适用的特点。这些动植物新奇的本领也激发了我们的灵感，促使我们虚心地向大自然学习，从而能够制造出有特殊性质的新材料和新产品。现在，通过自然界进行仿生表面的研发已经成为现代仿生学领域的一个重要分支。如通过对荷叶的表面微纳米结构仿生，可以制作成防水和防油的衣服、不沾雨滴的车窗玻璃、不沾雪的天线、疏水的船用涂料等。通过研究水生小动物的运动，可以设计出微小的船舶。通过研究动物吸水、存水的机理，可以设计出 “ 人工皮肤 ” 或者特殊的装置来保证在干燥的沙漠中旅行时能够存储足够的水分。我们也可以利用表面张力的原理来设计新型的微流体器件，并进行药物的输运。总之，在微纳米尺度上利用表面张力来设计新材料和新器件，已经成为当今前沿科学研究的一个热点。 * 本文发表于自然杂志。

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防卫心理太强的人，就像表面张力太强的油滴，很难融进水里

yimengqianxun 2012-5-25 16:33

一直以为自己是个很随和的人，但是在旁人看来我却是一个心理防范很强的人，其实并不是这样的。或许我太死板，记住了“闲谈莫论他非，静坐常思己过”不知道对不对的名言；抑或是我心中藏有榜样的力量，感觉为人处世、谈吐都要向榜样学习。可能正是因为这两个原因让我显得很不合群，让人看不透…… 或许该把心理的东西坦露出来，晒在阳光下，让人知道…… 以前以为学校、研究所是个干净的科研地方，人际纷争尽量的少些…… 可能是太容易受环境的影响、受他人的影响，也可能是我的心胸还不够开阔，该放下的还放不下…… 现在很想离开这个地方，去向往的地方…… 在这呆下去，能拿一支文凭（当然还有做人的道理），但是想追求自己的理想…… 这年头不知道谈理想是不是还被人笑话，感觉那是小学生的事情了…… 但是心理却放不下，我是个太较真的人。这是对还是错呢，抑或是对错皆有呢？

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洗涤灵破坏水的表面张力，使毛线圈变圆？

liwei999 2012-3-19 13:42

洗涤灵破坏水的表面张力，使毛线圈变圆？作者: mirror (*) 日期: 03/18/2012 23:43:22 洗涤灵破坏水的表面张力，使毛线圈变圆？ Quote 又来叨扰大家。关于水的表面张力问题，我一直有点闹不清，估计还是理解不到位。比如题目上所说，将一根毛线两端打结成一个圈。把这个圈放到一杯水中，毛线圈形状肯定不是完全的圆。往毛线圈里滴加洗涤灵，洗涤灵破坏毛线圈中的水的表面张力，毛线圈迅速变圆。问题来了。滴加洗涤灵使水的表面张力变小，那么就是说毛线圈内外的力不同，圈外的水的表面张力大于圈内的水的表面张力，那么毛线圈应该收缩才对啊，为什么会向外绷直变圆呢？同样的，加了洗涤灵、甘油，水的表面张力减小，能吹起泡泡。但是从表象上看，维持泡泡这么大的球体，需要的张力更大才对。嗯，这就是我的不明白之处，肯定存在理解上的偏差，望大家拍砖把我拍明白。拜谢！如果是对“ 往毛线圈里滴加洗涤灵，洗涤灵破坏毛线圈中的水的表面张力，毛线圈迅速变圆 ”想不通的话，不妨做个对比实验，往毛线圈外边滴加洗涤灵，看看结果。表面张力的作用与洗涤灵扩散的力量比较时，也许后者的更大些。大的气球张力大？还是小的大？两个气球用管子链接起来，看看气体的移动方向就知道结果了。一般是较小的气球张力大，小的会更小，大的会被撑破。当然，有人用避孕套和暖水袋来做比喻，也很有意思。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。

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浪漫不一定要花钱——教你制作节能环保温馨的情人节礼物

热度 2 dearyajuan 2012-2-5 04:01

浪漫不一定非要价格不菲的鲜花或烛光晚餐，也可以很简单很方便很环保哦，可以单独使用，也可以配合其他礼物共同制造惊喜。方法：用一小块纸巾或者布片或者手指沾着肥皂水在浴室的镜子上写上诸如“Love U”之类的暗语，或者画个心的图案，或者其他创意图形。如果没有肥皂水，可以用沐浴露、洗洁精或其他洗涤剂代替。肥皂水干了之后，镜子上看不出任何异常。效果：该礼物在洗热水澡的时候自然呈现。原理：洗热水澡时，浴室里的空气中水蒸汽的含量升高，遇到温度相对较低的镜子会凝结形成一层水雾（很多很多密集的小水珠），影响了光的反射，所以我们看到浴室的镜子变模糊了。肥皂水或者其他洗涤剂可以降低表面张力，也就是说，涂了洗涤剂的镜面部分，不能形成很多饱满的小水珠，所以那部分镜面就不会变模糊，就可以看到暗语了。感兴趣的可以试一试哦！

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断键与非键11：液态表面张力-准固态表层

ecqsun 2011-10-20 23:31

1 实验证实，BOLS理论适于液体表面；表面键即短又强； 2 表面两层原子排列有序；形成准固态表层具有塑形； 3 理论曲线与变温弹性模量全同，只是在不同温段； 3 拟合可得表层原子结合能（高温斜率的倒数）和德拜温度（约为曲线拐点温度的3倍）； 4 实例：由水表面张力测量可得表面氢键的弱作用部分能量为0.09 eV,约为体内两到三倍； http://www3.ntu.edu.sg/home/ecqsun/rtf/PRB-SurfEnergy.pdf

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[转载]肾病患者吃低钠盐合适吗

jessie0090 2011-5-31 18:40

　　肾功能不全患者的健康饮食是广大的肾功能不全患者所关注到的问题，肾功能不全怎么样吃嘴健康。肾病患者吃低钠盐合适吗相信广大的肾功能不全患者会对肾病患者吃盐合适的原则会有所帮助和了解。本篇的学习相信广大的肾功能不全患者会对肾病患者的健康饮食会有所帮助和了解。　　肾病患者吃低钠盐合适吗？　　简单的来讲如下：　　平时吃的普通碘盐中，氯化钠的纯度高达95%，由于钠离子能增强人体血管表面张力，容易造成人体血流加快、血压升高，所以对于高血压、肾病、心脏病患者都不宜食用。而低纳盐是以碘盐为原料，再添加了一定量的氯化钾和硫酸镁，不仅带有少许咸味，也添加了钾和镁这些人体必需的元素，正适合这一特殊人群。　　适合人群：肾脏疾病、高血压、心脏病等需要限制钠盐的人群详细出处参考：http://www.gxbcn.com/sgnbq/20110518_5374.html 想了解更多的肾功能不全的饮食以及肾功能不全治疗方面的文章更多的请关注本博客 !

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[转载]DNA提取中各试剂的作用

starliyan 2011-5-31 08:42

Tris-HCL：缓冲体系。提供稳定pH； NaCl：可以降低DNA在水中的溶解度，并且不破坏DNA的结构； EDTA: Ca2+ Mg2+ 的螯合剂，抑制DNase活性； SDS：使蛋白变性，促进蛋白质和DNA的分离；巯基乙醇：抗氧化剂，防止酚氧化成醌，保护DNA；也有人说可以用来消泡；醋酸钾：钾离子置换SDS的钠离子，形成不溶于水的PDS,将大量蛋白同步沉淀下来。氯仿：异戊醇：使蛋白变性。氯仿的作用是变性剂、抽提脂溶性物质；异戊醇作用是A.降低表面张力、阻止气泡的产生;B.有助于分相（使离心后水相、有机相稳定）（剧烈震荡时容易产生气泡，气泡会阻止相互间的充分作用）；异丙醇：沉淀DNA； 70%乙醇：洗涤DNA；（盐、蛋白等溶于70%乙醇，而DNA不溶） 100%乙醇：可以用于沉淀DNA，也可以用于使DNA快速干燥

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贴春联有科学

热度 2 wangxh 2011-2-5 23:26

今天晚上《新闻联播》里有这样一条报道：村民:胡锦涛总书记刷浆糊特细致贴福字大门成景点，勾起了俺小时候过年贴春联的回忆。小时候贴春联时，老爹说，糨子（俺们地方“浆糊”的称谓）只能抹在对联、横批、福字等上，不能抹在门上或墙上等，否则干了之后会有褶的。另外往门上或墙壁上抹，大小和位置都不易控制。当时俺不明白为什么在纸上抹浆糊没有褶皱，甚至还故意装作忘了试一试效果，果真老爹说的很对。这个疑惑一直等到俺学了《物理化学》才搞明白，知道了这是浆糊里水的表面张力作用之故。对联抹上浆糊之后，会被浆糊润湿，贴到门上或墙上就被“固定”住了，干燥时随着浆糊中水分的蒸发，纸被浆糊的表面张力拉紧就消除了粘贴时形成的小褶皱。其实我们中国有许许多多这样的实例包含着严谨的科学道理——当然只是定性的，没有形成像西方一样的科学解释而已。当然啦，现在贴春联方式已经发生了很大改变，尤其是城里，基本都用不干胶了，所以也就无所谓喽。另外附加一个实例，具体用意俺就不明示了：连战、宋楚瑜大陆之行期间，人们看到这两人引经据典而不费力，学通中西而不勉强。他们的演讲，层次分明，观点清晰，逻辑性强，而又富于幽默感。两篇文章的深意就如清水白石，异常分明，充分体现出连、宋二人深厚的国学功底。须知，宋楚瑜并非专攻国学，只是当年蒋经国先生的英语翻译和秘书而已。再看一看两所高校为欢迎连、宋所作的两副对联，其中一副是：　　台北思故土，浦江察民情，京华叙和平，两岸三城大家一家；　　湘南拜先人，金陵谒国父，长安祭始祖，千山万水心通百通。另一副是：求和平，兴中华，自强不息；增互信，促统一，厚德载物。

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转来虹桥Mr.X的一个题

liwei999 2011-1-24 09:24

转来虹桥Mr.X的一个题 (111957) Posted by: mirror Date: October 06, 2007 10:54AM 我也出一个吧：取一只水杯装满水，用一张厚的硬纸盖住杯口，倒过来，纸片不掉。。。：国人有个故事叫叶公好龙，“爱科学”的人多数都“姓叶”。Mr.X题目的好处是可以实践。脑力不够没有关系，体力要跟上，然后再思考就是了。Mr.X题目的另一个好处是有个变化。 0）杯里满水，用一张厚的硬纸盖住杯口，倒过来，纸片不掉。这是“常识”了。解释为“大气压”。 1）杯里只装3/4的水，用一张厚的硬纸盖住杯口，倒过来，纸片仍然不掉； 2）杯里只装2/3的水，用一张厚的硬纸盖住杯口，倒过来，纸片仍然不掉。 3）杯里只装1/3的水，用一张厚的硬纸盖住杯口，倒过来，纸片仍然不掉。显然，“大气压”的说法就不通了。镜某主张用改变水的表面张力作几个试验的方法得出结论。静摩擦力要大于动摩擦力的道理都知道。但能讲清楚为什么的人不多。 Mr.X题目也是如此。有个课题叫实验规划法。这时要派上用处了。一个胶皮片（很轻的，或油的黏性大些），一个瓶子，一点真空油。瓶里瓶外个两个条件，4种情况：内/外，大气／大气大气／真空真空／大气真空／真空中间两个情况好理解。大气／大气与真空／真空的对称性有什么不同么？如果胶皮片不掉下去的话，理由是什么呢？用与瓶子代替杯子， (111996) Posted by: mirror Date: October 06, 2007 05:08PM 道理应该相同。因此，引用: 杯里只装3/4的水，用一张厚的硬纸盖住杯口，倒过来，纸片仍然不掉；的试验，可以用瓶子来做代替，以减少实验的难度，发现更合理的解释和说明。不信的话，只好亲自做一下。Mr.X已经报告了他的实验结果，剩下的就是解释实验结果的问题了。与通常情况不同的是瓶里不是满水，是有些空气（一个大气压的空气）。一个解释是杯外大气压与杯内气压之差把纸片顶住了，总是摆脱不了“大气压”的阴影，使得师傅追问“为什么杯内外一定有气压之差？”。看到以精通“中学物理”著称的师傅被Mr.X批评为“这是小学实验，鸡师傅能否先动手做一哈，再用中学物理开讲”？很是痛快。直壁的杯子容易误导，可以换成瓶子。那张纸也很障眼，不妨想像瓶口很小，连这张纸都不用。也就是用一个小口长颈瓶子，手按住瓶口倒过来，松开手指，水不会流出来。北京人用的花露水就是个实例。如果这个想像不出来的话，倒置瓶子“咕嘟咕嘟”的流水大都经历过，给人的感觉就是水流得不畅快。这个“不畅快”的极限端，就是流不出来了。显然这个时候，援引大气压的说明这个现象就很“不畅快”了。小学是如何认识花露水瓶倒不出来的问题呢？ (111998) Posted by: mirror Date: October 06, 2007 05:38PM 显然，都会认为是瓶口不够大。大口的极限就是杯子的试验了。那样的话，用同样的手续，水是一定会倒出来的。为了“遮掩”，就用了一张纸来“障眼”。一个题目就“编”出来了。这时再套用大气压来说事儿，就是上篇讲的“不通顺”了。实验规划法也不是什么“魔法”。不过是连续改变一个参量，通过观察一系列的结果，达到证实某一个说法的“手续”。用忽悠的说法就是“科学”啦。当然，这个试验要成本低廉，小学生也可以承受得起。前边讲到的用洗净剂调节表面张力的方法，就是个“博士后”级的方案了。那么长颈瓶子倒置时一滴水流出来的条件是什么？当然是用“一口气”换来的，通过液体往瓶里输空气。这就是“咕咚咕咚”的声音的来源。如果有空气团进入到液体中间了，液体的表面积就要增大，“势能”也就要增高了。有了一个“势能”的山包，术语叫做“势垒”，再解释这个现象就又是轻车熟路了。静摩擦要大于动摩擦的模型，也是如此。什么叫做不用“科学”一词儿说科学？本案就是一例了。 -------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。

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表面张力的形状——应愚人的帖子

liwei999 2010-12-1 09:54

表面张力的形状应愚人的帖子。作者: mirror 日期: 11/30/2010 19:47:04 愚人的原帖在红墙给大家出道最短线数学题。先说锐角三角形的情况。1）一个三角形的框子，挂上肥皂液的膜。没有意思。 2）薄膜中有条边界线。这个边界线是什么样的？要如何变化？一般说，只能是从一顶点到对边，把三角形分为一大一小。由于面积小的部分的面积／周边长的比值要小于面积大的部分，大的部分就要扩张，小的部分消失。那条边界线与三角框架重合消失。 3）如果三角形内一点，此点朝三个顶点的连线为三块皂液膜的边界，这个边界的特征如何？证明省略，可以认可这个平衡系统是个和谐的，P点到三顶点的距离和为最短，这是来自整个系统表面张力（能量）极值的束缚要求。同时，为了避免2）的吞并现象，还要有个相互不让的条件。这个条件导致了P点处相交的三条线的夹角各为120度。 4）这个120度的现象在自然界中是否具有普遍意义呢？前面列举的1）、2）、3）是个模式的例子。2）是个不稳定的模式，而1）、3）则是稳定的。 5）仿三角形的例子，正方形中有一点的情况可以把正方形分成四份儿。这个结构由于不能满足120的法则，因此不稳定。为了有稳定的结构，就要考虑正方形中有两点的情况。。。。。 ---------- 就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。

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[转载]常用物质的表面张力

热度 1 yaoronggui 2010-4-27 16:00

下面两表中无机物和有机物的表面张力均为液态时的表面张力。液体的表面张力，单位为 dyn/cm，1dyn/cm = 1mN/m。对大多数化合物来说表面张力依赖于温度的变化，可表示为 = abt 这里 a , b 是常数， t 是温度（℃）。 a , b 的值由表给出。常见无机物的表面张力 Surface Tensions of Common Minerals 分子式 (Molecular formula) 表面张力 (Surface tension) 分子式 (Molecular formula) 表面张力 (Surface tension) a /(dyn/cm) b / a /(dyn/cm) b / Ar 34.28 0.2493 N 2 26.42 0.2265 AsBr 3 54.51 0.1043 NO -67.48 0.5853 AsCl 3 41.67 0.0978 N 2 O 5.09 0.2032 BBr 3 31.90 0.1280 NOCl 29.49 0.1493 BF 3 -2.92 0.2030 NOF 14.00 0.1165 B 2 H 6 -3.13 0.1785 NO 2 F 8.26 0.1854 Br 2 45.5 0.1820 O 2 -33.72 0.2561 BrF 3 38.30 0.0999 PBr 3 45.34 0.1283 BrF 5 25.24 0.1098 PCl 3 31.14 0.1266 ClF 3 26.9 0.1660 PI 3 61.66 0.06771 ClO 3 F 12.24 0.1576 POCl 3 35.22 0.1275 CO -30.20 0.2073 PSCl 3 37.00 0.1272 COCl 2 22.59 0.1456 S 2 Cl 2 （二聚物） 46.23 0.1464 COS 12.12 0.1779 SF 4 12.87 0.1734 DH 6.537 0.1883 SF 5.66 0.1190 F 2 -16.10 0.1646 SO 2 26.58 0.1948 GaCl 3 35.0 0.1000 SOCl 2 36.10 0.1416 HBr 13.10 0.2079 SO 2 Cl 2 32.10 0.1328 HF 10.41 0.07867 SbCl 3 47.87 0.1238 H 2 O 2 78.97 0.1549 SbF 5 49.07 0.1937 H 2 S 48.95 0.1758 SeF 4 38.61 0.1274 H 2 Se 22.32 0.1482 SiCl 4 20.78 0.09962 H 2 Te 29.03 0.2619 SiHCl 3 20.43 0.1076 Hg 490.6 0.2049 SnCl 4 29.92 0.1134 IF 5 33.16 0.1318 UF 6 25.5 0.1240 Kr 40.576 0.2890 - - - 常见有机化合物的表面张力 Surface Tensions of Common Organic Substances 名称 (Name) 表面张力 (Surface tension) 名称 (Name) 表面张力 (Surface tension) a /(dyn/cm) b / a /(dyn/cm) b / 1,2-乙二胺 44.77 0.1398 顺 -4-甲基环己醇 29.07 0.0690 1,2-乙二醇 50.21 0.0890 甲基环戊烷 24.63 0.1163 乙苯 31.48 0.1094 2-甲基吡啶 36.11 0.1243 2-乙氧基乙醇 30.59 0.0897 邻甲酚 39.43 0.1011 乙氧基苯 35.17 0.1104 间甲酚 38.00 0.09237 乙基环己烷 27.78 0.1054 对甲酚 38.58 0.0962 2,2-(亚乙基二氧基)二乙醇 47.33 0.0880 甲酰胺 59.13 0.0842 乙腈 29.58 0.1178 甲酸 39.87 0.1098 乙酸乙酰甲酯 34.98 0.0944 甲酸甲酯 28.29 0.1572 乙酰乙酸乙酯 34.42 0.1015 甲酸乙酯 26.47 0.1315 乙酰胺 47.66 0.1021 甲酸丙酯 26.77 0.1119 乙酸 29.58 0.0994 甲酸丁酯 27.08 0.1026 乙酸甲酯 27.95 0.1289 甲醇 24.00 0.0773 乙酸乙酯 26.29 0.1161 丙二酸二乙酯 33.91 0.1042 乙酸丙酯 26.60 0.1120 1,3-丙二醇 47.43 0.0903 乙酸异丙酯 24.44 0.1072 2-丙炔-1-醇 38.59 0.1270 乙酸丁酯 27.55 0.1068 丙胺 24.86 0.1243 乙酸戊酯 27.66 0.09943 异丙胺 19.91 0.09719 乙酸异戊酯 26.75 0.0989 异丙基苯 30.32 0.1054 乙酸酐 35.52 0.1436 丙烯腈 29.58 0.1178 乙酸烯丙酯 28.73 0.1186 2-丙烯-1-醇 27.53 0.0902 乙醇 24.05 0.0832 丙腈 29.63 0.1153 乙醛 23.90 0.1360 丙酮 26.26 0.112 二乙胺 22.71 0.1143 丙酸 28.68 0.0993 二乙醚 18.92 0.0908 丙酸甲酯 27.58 0.1258 二丁胺 26.50 0.0952 丙酸乙酯 26.72 0.1168 二丁基醚 24.78 0.0934 1-丙醇 25.26 0.0777 邻二甲苯 32.51 0.1101 2-丙醇 22.90 0.0789 间二甲苯 31.23 0.1104 2,4-戊二酮 33.28 0.1144 对二甲苯 30.69 0.1074 戊烷 18.25 0.11021 二 (2-甲氧基乙基)醚 32.47 0.1164 1-戊烯 18.20 0.1099 二甲氧基甲烷 23.59 0.1199 顺 -2-戊烯 19.73 0.1172 1,2-二甲氧基苯 34.4 0.0642 反 -2-戊烯 18.90 0.09972 2,2-二甲基丁烷 18.29 0.0990 戊腈 29.28 0.0937 2,3-二甲基丁烷 19.38 0.09998 2-戊酮 24.89 0.06547 2,3-二甲基丁醇 26.22 0.0992 3-戊酮 27.36 0.1047 N,N -二甲基苯胺 38.14 0.1049 1-戊酸 28.90 0.0887 二甲基胺 29.50 0.1265 1-戊醇 27.54 0.0874 2,3-二甲基戊烷 19.94 0.09565 2-戊醇 25.96 0.1004 2,4-二甲基戊烷 20.09 0.09715 四氢 -2-呋喃甲醇 39.96 0.1008 二丙胺 24.86 0.1022 1,2,3,4-四氢萘 35.55 0.0954 二异丙胺 21.83 0.1077 1,1,2,2-四氯乙烷 38.75 0.1268 二丙基醚 22.60 0.1047 四氯化碳 29.49 0.1224 二异丙醚 19.89 0.1048 1,1,2,2,-四溴乙烷 52.37 0.1463 二戊基醚 26.66 0.0925 肉桂酸乙酯 39.99 0.1045 二异戊醚 24.76 0.0871 辛烷 23.52 0.09509 二卞胺 43.27 0.1086 1-辛烯 23.68 0.09581 二苯基醚 35.17 0.1104 辛腈 29.61 0.0802 1,4-二氧六烷 36.23 0.1391 1-辛醇 29.09 0.0795 二硫化碳 35.29 0.1484 2-辛醇 27.96 0.08197 1,1-二氯乙烷 27.03 0.1186 吡啶 39.82 0.1306 1,2-二氯乙烷 35.43 0.1428 吡咯 39.81 0.1100 二（ 2-氯乙基）醚 40.57 0.1306 苄基氯 39.92 0.1227 1,2-二氯丙烷 31.42 0.1240 庚烷 22.10 0.0980 1,3-二氯丙烷 36.40 0.1233 1-庚烯 22.28 0.09908 间二氯苯 38.30 0.1147 乳酸乙酯 30.72 0.0983 对二氯苯 34.66 0.0879 苯乙腈 44.57 0.1155 1,2-二溴乙烷 35.43 0.1428 苯乙酮 41.92 0.1154 二氯甲烷 30.41 0.1284 苯甲腈 41.69 0.1159 二溴甲烷 42.77 0.1488 苯甲酰氯 41.34 0.1084 二碘甲烷 70.21 0.1613 苯甲酸甲酯 40.10 0.1171 十一碳烷 26.46 0.09010 苯甲酸乙酯 37.16 0.1059 十二碳烷 27.12 0.08843 苯甲酸苄酯 48.07 0.1065 1-十二烷醇 31.25 0.0748 苯甲醇 38.25 0.1381 十三碳烷 27.73 0.08719 苯甲醛 40.72 0.1090 1-十三碳烯 28.01 0.08839 苯胺 44.83 0.1085 丁二腈，琥珀腈 53.26 0.1079 苯酚 43.54 0.1068 1-丁胺 26.24 0.1122 苯硫醇 41.41 0.1202 2-丁胺 23.75 0.1057 苯酸丙酯 36.55 0.1069 异丁胺 24.48 0.1092 环己烷 27.62 0.1188 2-丁氧基乙醇 28.18 0.0816 联环己烷 34.61 0.0951 丁基苯 31.28 0.1025 环己胺 34.19 0.1188 仲丁基苯 30.48 0.0979 环己烯 29.23 0.1223 叔丁基苯 30.10 0.0985 环己酮 37.67 0.1242 丁基乙基醚 22.75 0.1049 环己醇 35.33 0.0966 丁腈 29.51 0.1037 环戊烷 25.53 0.1462 1-丁硫醇 28.07 0.1142 草酸二乙酯 34.32 0.1119 2-丁酮 26.77 0.1122 哌啶 31.79 0.1153 丁酸 28.35 0.0920 癸烷 25.67 0.09197 丁酸甲酯 27.48 0.1145 1-癸烯 25.84 0.09190 丁酸乙酯 26.55 0.1045 1-癸醇 30.34 0.07324 1-丁醇 27.18 0.08983 间氟代甲苯 32.31 0.1257 1-丁醛 26.67 0.0925 对氟代甲苯 30.44 0.1109 三乙醇胺 22.70 0.0992 氟代苯 29.67 0.1204 1,2,3-三甲苯 30.91 0.1040 2,2-氧代二乙醇 46.97 0.0880 1,2,4-三甲苯 31.76 0.1025 2-氨基乙醇 51.11 0.1117 1,3,5-三甲苯 29.79 0.08966 1-氨基-2-甲基丙烷 24.48 0.1092 2,2,3-三甲基丁烷 20.70 0.09726 烯丙胺 27.49 0.1287 2,2,3-三甲基戊烷 22.46 0.08950 萘 42.84 0.1107 2,2,4-三甲基戊烷 20.55 0.08876 硝基甲烷 40.72 0.1678 三氟乙酸 15.64 0.08444 硝基乙烷 35.27 0.1255 1,1,1-三氯乙烷 28.28 0.1242 1-硝基-2-甲氧基苯 48.62 0.1185 1,1,2-三氯乙烷 37.40 0.1351 1-硝基丙烷 32.62 0.1009 三溴甲烷 48.14 0.1308 2-硝基丙烷 32.18 0.1158 己烷 20.44 0.1022 硝基苯 46.34 0.1157 1-己烯 20.47 0.10271 邻硝基茴香醚 48.62 0.1185 己腈 29.64 0.0907 2-硫杂丁烷 24.9 23.4 己二腈 47.88 0.0973 硫杂环戊烷 38.44 0.1342 1-己醇 27.81 0.0801 硫酸二甲酯 41.26 0.1163 马来酸二甲酯 40.73 0.1220 硫酸二乙酯 35.47 0.0976 马来酸二乙酯 34.67 0.1039 喹啉 42.25 0.1063 马来酸二丁酯 32.46 0.0865 DL- -蒎烯 28.35 0.09444 五氯乙烷 37.09 0.1178 L- -蒎烯 28.26 0.09343 水杨酸甲酯 42.15 0.1174 氰乙酸甲酯 41.32 0.1074 水杨酸乙酯 41.00 0.1091 氰乙酸乙酯 38.80 0.1092 水杨醛 45.38 0.1242 氯乙酸 43.27 0.1117 壬烷 24.72 0.09347 1-氯丁烷 25.97 0.1117 1-壬烯 24.90 0.09379 2-氯丁烷 24.40 0.1118 1-壬醇 29.79 0.07589 邻氯甲苯 34.93 0.1082 甲苯 30.90 0.1189 1-氯-2-甲基丙烷 24.40 0.1099 邻甲苯胺 42.87 0.1094 1-氯丙烷 24.41 0.1246 间甲苯胺 40.33 0.0979 2-氯丙烷 21.37 0.0883 对甲苯胺 39.58 0.0957 3-氯-1-丙烯 25.50 0.0946 2-甲氧基乙醇 33.30 0.0984 1-氯戊烷 27.09 0.1076 甲氧基苯 38.11 0.1204 氯仿 29.91 0.1295 2-甲基丁烷 17.20 0.1103 氯苯 35.97 0.1191 3-甲基丁酸 27.28 0.0886 邻氯苯胺 42.46 0.08667 3-甲基丁酸乙酯 25.79 0.1006 1-氯-2,3-环氧丙烷 39.76 0.1360 2-甲基-2-丁醇 24.18 0.0748 邻氯酚 42.5 0.1122 3-甲基-1-丁醇 25.76 0.0820 对氯酚 46.0 0.1049 2-甲基己烷 21.22 0.09635 1-氯萘 44.12 0.1035 3-甲基己烷 21.73 0.09699 溴乙烷 26.52 0.1159 2-甲基丙基甲酸酯 26.14 0.1122 1-溴丁烷 28.71 0.1126 1-甲基丙基乙酸酯 25.72 0.1054 2-溴丁烷 27.48 0.1107 2-甲基丙基乙酸酯 25.59 0.1013 1-溴己烷 29.81 0.09669 2-甲基-1-丙醇 24.53 0.0795 邻溴甲苯 36.62 0.09979 2-甲基戊烷 19.37 0.09967 1-溴丙烷 28.30 0.1218 3-甲基戊烷 20.26 0.1060 2-溴丙烷 26.21 0.1183 4-甲基戊腈 28.89 0.0917 溴苯 38.14 0.1160 2-甲基-1-戊醇 26.98 0.0819 1-溴萘 46.44 0.1018 3-甲基-1-戊醇 26.92 0.07894 碘代甲烷 33.42 0.1234 4-甲基-1-戊醇 25.93 0.07434 碘代乙烷 31.67 0.1286 2-甲基-2-戊醇 25.07 0.08606 1-碘代丙烷 31.64 0.1136 3-甲基-2-戊醇 27.14 0.0919 2-碘代丙烷 29.35 0.1107 4-甲基-2-戊醇 24.67 0.0821 碘代苯 41.52 0.1123 2-甲基-3-戊醇 26.43 0.0914 碳酸二乙酯 28.62 0.1100 3-甲基-3-戊醇 25.48 0.0888 噻吩 34.00 0.1328 甲基环己烷 26.11 0.1130 糠醛 46.41 0.1327 顺 -2-甲基环己醇 32.45 0.0770 磷酸三丁酯 28.71 0.0666 顺 -3-甲基环己醇 29.08 0.0629 - - -

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长使英雄泪满襟

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长使英雄泪满襟 —漫话润湿现象及其应用王振东蜀相祠堂何处寻，锦官城外柏森森。映阶碧草自春色，隔叶黄鹂空好音。三顾频烦天下计，两朝开济老臣心。出师未捷身先死，长使英雄泪满襟。这是杜甫（ 712 ～ 770 ）移居成都，筑草堂于浣花溪，找寻武候词堂拜谒后所写的七言律诗《蜀相》。他到词堂后，一不观赏殿宇巍巍，二不瞻仰塑像凛凛，而注意到的是阶前的萋萋碧草，叶外黄鹂的数声呖呖。在这荒凉之境，想到了三顾茅庐的知人善任、始终不渝，两朝辅佐的鞠躬尽瘁、死而后己，使得诗人不禁老泪纵横，襟袖湿润。有诗评人指出：“长使英雄泪满襟”的英雄，当指包括老杜在内的千古仁人志士，为国为民的大智大勇者。这篇以“泪满襟”的润湿现象来抒发情感的七律，使天下后世，凡读到此诗者，无不为之感动。唐宋诗词作者常以润湿现象来抒发别离和思念的感情，有的还引申到美丽景色使身心受到滋润和浸染，用以展示景色给人心灵以诗意般的感受，如：王勃（约 650 ～ 676 ）《送杜少府之任蜀川》诗海内存知己，天涯若比邻。无为在歧路，儿女共沾巾。杜甫《哀江头》诗人生有情泪沾臆，江水江花岂终极。孟浩然（ 689 ～ 740 ）《与诸子登岘山》诗羊公碑尚在，读罢泪沾襟。刘长卿（？～约 786 ）《饯别王十一南游》诗望君烟水阔，挥手泪沾巾。杜审言（约 645 ～ 708 ）《和晋陵陆丞早春游望》诗忽闻歌古调，归思欲沾巾。陆游（ 1125 ～ 1210 ）《新津小宴之明日欲修觉寺以雨不果呈范舍人》诗风雨长亮话别离，忍着清泪湿燕脂。王维（？～ 761 ）《山中》诗荆溪白石出，天寒红叶稀。山路元无雨，空翠湿人衣。张旭《山中留客》诗纵使清明无雨色，入云深处亦沾衣辛弃疾（ 1140 ～ 1207 ）《木兰花慢·席上送张仲固帅兴元》词追亡事，今不见，但山川满目泪沾衣。这里，湿、沾均是润湿之意。另外，在唐诗中也有描述不润湿现象的，如韦应物（约 735 ～约 792 ）《咏露珠》诗秋荷一滴露，清夜坠玄天；将来玉盘上，不定始知圆。这首五言绝句生动地描绘了秋夜由天空掉下的一个露滴，落到展开的碧绿的荷叶面上，成为晶莹透亮的水珠，滚来滚去，煞是好看。“不定始知圆”是说，由于看到露珠在荷叶面上滚来滚去，方知它是圆球形。其实，秋荷上的露珠也不一是从天空掉下来的，秋天的后半夜空气湿度大、温度低，在荷叶上凝结的露水，也可形成露珠。但由现代科学来看，韦应物这首诗正是描述了一滴露珠在荷叶面上不润湿的力学现象。稍后，白居易（ 772 ～ 846 ）也有—首七绝《暮江吟》一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红。可怜九月初三夜，露似真珠月似弓。也写出了露珠在绿草上的不润湿现象，系诗人于 822 年赴任杭州刺史途中所写。他选取了在红日西沉的黄昏和一弯新月的夜晚两组景物，生动地描绘了所观察到的力学现象。前两句描绘了残阳中水面皱起的波动；接近地平线的“残阳”，几乎贴着地面照射过来，像是铺在江上；而暮江水缓缓流动，江面上细波粼粼，波纹受光多的部分，呈现一片红色；受光少的部分，呈现出如同青玉般的深碧色。后两句描绘了新月下，露珠在江边绿草上因不润湿而形成的奇特现象：九月初三夜十分可爱，当初月升起，凉露下降的时候，江边草地的绿草上因为不润湿而挂满了晶莹的露珠；在弓也似的一弯新月的清辉下，圆润的露珠闪烁着光泽，就像是镶嵌在上面的粒粒真珠（珍珠）一样。润湿与不润湿的现象液体对固体的润湿，是指液体与固体接触时，沿固体表面扩展的现象。将一滴液体，放在一均匀平滑的固体表面上，会产生两种情况：一种是液体完全展开覆盖固体表面；另一种是液滴与固体表面形成一定角度仍留在固体表面上。这个在固、液、气三相交界处，自固—液界面经过液体内部到气—液界面之间的夹角称为接触角，通常以θ表示。接触角的大小可以反映液体对固体表面的润湿情况。接触角越小，润湿得越好。习惯上将液体在固体表面上的接触角θ＝ 90 °时定义为润湿与否的界线。θ＞ 90 °时为不润湿，θ＜ 90 °则为润湿。水与洁净玻璃的θ＝ 0 ，为完全润湿；水银与玻璃的θ＝ 138 °，所以水银在玻璃上收缩成球形。杜甫、孟浩然、陆游、王勃、王维、辛弃疾等人的诗词涉及的是润湿，而韦应物、白居易的诗，则涉及的是不润湿。接触角示意图古人对润湿的作用早有认识。这可以追溯到汉代淮南王刘安（公元前 179 ～前 122 ）等撰写的《淮南子》。它所表述的道家自然天道观中就有“山云蒸，柱础润”之说。后来宋代苏东坡之父苏洵（ 1009 ～ 1066 ）在《辨奸论》中说“月晕而风，础润而雨”，己明确将础石由于润湿出现的潮湿，作为将要下雨的征兆。在自然界、工程技术和日常生活中，液体对固体的润湿和不润湿现象都有重要的意义和作用。彩色感光材料和录音、录像磁带在生产过程中，都要将配制好的感光材料涂液或磁浆，又快又均匀地涂布到固体薄片基上，然后再干燥、裁切、整理包装成产品。能不能又快又均匀地涂上去，就与所涂液体能否在固体薄片基（现通常是采用涤纶薄膜片基）上润湿，并能迅速铺展开来密切相关。现在比较讲究的印刷纸张表面要加上一层薄薄的涂料，其涂布过程也要考虑涂液对纸基需要有好的润湿性能。在印刷过程中，要又快又好地印出多彩的图案来，各种油墨对纸张也要有好的润湿性能。即使在日常生活中，墙壁的刷浆、家具的刷漆，均都有类似的需要润湿性能好的问题。生活中有时也希望应用不润湿的现象。几乎所有的防水用品，都希望水对其不润湿。例如风雨衣、雨伞的面布，就希望雨水打到上面后完全不润湿，形成水珠落下。叶上的水珠花瓣上的水珠水珠在毛毛虫身上的不润湿蜻蜓身上的水珠据报道，法国有人看到郁金香花瓣的表面粗糙不平，上面有许多仿佛人汗毛形状的物质，当水滴到郁金香花瓣上，因不润湿而保持圆珠状，并自己滑走；从而试图把这—原理嫁接到汽车的挡风玻璃上，将玻璃表面处理成郁金香花瓣表面那样，使水不润湿。当雨水落在这种经过改造的挡风玻璃上，会保持圆珠状，当汽车在行驶时，由于风速和重力的原因，雨滴会自动滑走。如果这一技术成功，汽车的雨刷将成为摆设。其实从一千多年前韦应物和白居易的诗，我们也应可以得到启发，仿照荷叶面或小草表面来改造玻璃面，使雨水完全不润湿，也可以达到雨滴从汽车挡风玻璃上自动滑走的目的。花枝条上水珠的不润湿花朵上的水珠若将一滴液体放到另—种与它不相混溶的液体表面上，则也有润湿与否（亦称能否铺展）的现象。可能发生以下情况：（ 1 ）一种液体（例如油）在另一种液体（例如水）表面上不铺展，形成漂浮的油滴式“透镜”；（ 2 ）一种液体在另一种液体表面上展开形成双重膜，此膜有相当的厚度，形成液 1 —液 2 、液 1 —空气两个界面；（ 3 ）一种液体在另一种液体上展开，形成一单分子膜。黏性指进示意图这种液体与另一种和它不相溶的液体之间润湿与否的现象，与发展先进的石油采油技术密切相关。储存在地下石灰岩及其他多孔介质中的原油，经过喷出（称为一次采油）、抽油机抽出（称为二次采油，即平时所常见的“磕头机”抽油）之后，几乎还有一半的石油仍粘附在孔隙中，没有被采出。为迫使这些原油流出，就要在采油井附近再打另一口井，将水（或其他高分子液体）从这口井加压注入，迫使粘附在孔隙中的石油流向采油井再抽出（称为三次采油）。现代科学研究发现，将水加压注入高黏性液体中时，水是按照具有很多细小、且高度分枝的线段组成的珊瑚状分形结构前进的，称为黏性指进（ viscous fingering ）。黏性指进限制了三次采油的效率。因为当水的细指如果由于润湿性能不合适，而从注水井到采油井这段距离破裂时，就有可能从采油井采出的将是注入的水，而不是油，或者水多油少，实际上在油田经常发生这种情况。因此必须在研究黏性指进时，考虑润湿的因素，才能找到控制它们的方法，以发展先进有效的采油技术。润湿过程与表面张力润湿过程大体可分为沾湿、浸湿和铺展三类，每一类过程都有定量的公式。用它可判断这一过程能否自发（或自动）进行。沾湿是指液体与固体接触，变液—气界面、固—气界面为固—液界面的过程。液体对固体的沾湿能力可用黏附功表示，（ 1 ）式中是液体的表面张力，θ是液体在固体表面上的接触角。（ 1 ）式称为杨氏润湿方程。根据热力学，在等温等压的条件下，的过程为天然过程的方向，这就是沾湿过程自发进行的条件。浸湿是指固体浸入液体的过程，即变固—气界面为固—液界面的过程。液体表面在此过程中没有变化。浸湿的能力用浸湿功表示（ 2 ）若，则浸湿过程可以自发进行。铺展是一种液体在另一种液体表面上展开的过程。其能力可用铺展系数来判断（ 3 ）式中，分别是液体 1 和液体 2 的表面张力，是液体 1 、 2 间的界面张力。若，则液体 1 能在液体 2 表面上自动展开。式（ 1 ）～（ 3 ）均涉及到液体的表面张力，那么什么是表面张力，它与润湿现象有什么关系呢？表面张力是指垂直地通过液体表面上任一单位孤元，并沿着与液面相切方向的收缩表面的力，以毫牛顿／米为单位，通常用 γ 表示。液体表面的基本特性是倾向于收缩，即总是尽可能取最小的表面积。一切容积相等的形状中，以球形的表面积为最小，因此小量水银和露珠会趋向球形，肥皂膜会自动收缩成滴。这就是韦应物、白居易诗中露珠成球形的原因。毛细现象示意图表面张力与润湿现象的联合作用，形成了毛细现象。毛细现象是指将内径很小的管子（毛细管）插入液体中，管内外液面产生高度差的现象。当液体与构成毛细管的固体材料润湿时，管中液面升高并呈凹状；当液体与毛细管材料不润湿时，管中液面下降并呈凸形。毛细现象在科学技术和日常生活中经常可以见到。含有许多毛细管的“上水石”，可作为盆景中的假山，它正是靠水因毛细作用上升的现象，使假山上的植物获得水分。植物所以能够通过根和茎将土壤中的水和养分吸收到自己机体中来，其重要原因也是凭借机体中的毛细管和毛细作用。土壤里有很多毛细管，地下的水分沿着这些毛细管上升到地面上来，如果要保存地下的水分，就要锄松地面的土壤“保墒”，以破坏土壤表层的毛细管，减少水分的蒸发。润滑油通过孔隙进入机器部件中去润滑机器，靠的也是毛细现象。大量多孔性的固体材料，如纸张、纺织品、粉笔、海绵、砖块等能够吸水，是因为水能润湿这些多孔性物质，从而产生毛细现象。“山云蒸，柱础润”，“础润而雨”，础石是多孔性材料，也正是因空气中所含大量水分，由毛细现象使础石潮湿，从而可以作为空气湿度大，将要下雨的预示。既然表面张力和润湿与否密切相关，那么有没有办法通过加合适的化合物，使液体的表面张力改变，从而改变液体对固体的润湿性能呢？科学研究表明，确有这样的化合物能在很低浓度时，就可显著降低液体的表面张力和固—液界面的界面张力，以改善润湿性能，使液体更易润湿固体。也有这样的化合物，它能降低液—液界面的界面张力，使一种液体能在另一种与它不相混溶的液体表面上更快、更好地铺展。这样的化合物，通常称为表面活性剂或润湿剂。我国感光材料工业就曾使用过合适的润湿剂，攻克了因润湿性能不好、涂布不够均匀，致使冲洗出的彩色电影胶片发花、发闪的难题。我们相信，如选择采用了合适的表面活性剂，将会提高三次采油的采油效率，也会制造出更多更好的工业品与日常生活用品来。

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