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          為什么菜油倒海上能救命?這道題美學(xué)霸國父也不會做(2)

          時(shí)間:2020-04-08 12:38來源:澎湃新聞 www.habestpay.com.cn

            一開始富蘭克林自己都不信油有這樣的作用。有一次在英國南部克拉珀姆(Clapham)的大風(fēng)天里,他把油倒在池塘上,結(jié)果附近果然沒有起浪。

            看到了這一幕,富蘭克林就有了耍人的想法。

            他經(jīng)常拿著自己蘸著油的竹拐杖,告訴大家他要在水上徒手開平方了。然后他走到池塘附近,用拐棍在空中劃三次,果然開出了個(gè)平圓,水面的皺紋都被彈走了。同行的小伙伴演員 David Garrick、法國哲學(xué)家 Abbe Morellet 都驚呆了。

            富蘭克林后來把這個(gè)現(xiàn)象和英國皇家學(xué)會的會員 William Brownrigg 討論了一番,但是沒有討論出什么結(jié)果。

            那么,為什么油能夠鎮(zhèn)浪呢?

            這和油的性質(zhì)有關(guān)。

            首先,油在湖面上形成的這層油花,有且僅有一個(gè)分子那么厚,和你習(xí)題冊里描述的一樣。

          三油酸甘油酯 圖片來源:wikipedia三油酸甘油酯 圖片來源:wikipedia

            為什么只有一個(gè)分子呢,這是因?yàn)橛偷闹饕煞帧退岣视王シ肿拥囊幻嬗幸粋(gè)親水基,這個(gè)親水基帶負(fù)電荷,和水中帶正電的水合氫離子H3O+結(jié)合起來,發(fā)生親水?dāng)嚮饔谩?/p>

            所有的油分子都想和H3O+親親,只要給足夠多的時(shí)間,它們也確實(shí)能做到,因此最后水面的油層就只有一個(gè)油分子那么厚,而且都是面朝大海,屁股開花的姿勢。

            說油酸分子屁股開花是因?yàn),三油酸甘油酯分子的另一端還有三個(gè)甲基(CH3),它們不喜歡水。和水接觸后,它們仨就直直地插出水面,拗出開花的造型。

            這些姿勢奇怪的油酸分子,實(shí)際上就變成了一個(gè)彈力面膜,這個(gè)彈力面膜有阻尼的作用,能夠吸收波浪的能量。

            那么,鎮(zhèn)浪油具體是怎么吸收能量的呢?2007年,斯坦福大學(xué)的物理學(xué)家 Peter Behroozi 和同事在 American Journal of Physics 上發(fā)表了一篇論文,用激光干涉計(jì)興致沖沖地研究了鎮(zhèn)浪油的原理。

            你大概認(rèn)為鎮(zhèn)浪油主要是靠表面張力?就像百度知道描述的那樣?

            別聽他亂講哦

            其實(shí)不是,他們發(fā)現(xiàn)油花主要是靠吉布斯表面彈性(Gibbs surface elasticity)的作用彈走魚尾紋的,表面張力只起到了次要的作用。

            具體來說,當(dāng)波向右傳播的時(shí)候,油花內(nèi)部產(chǎn)生了縱波,也就是像抖抖抖的彈簧那樣,振動(dòng)方向與波的傳播方向平行的波。

            縱波

            油花縱波的波峰和波谷的運(yùn)動(dòng)方向相反,這樣的運(yùn)動(dòng)方式使油層和水之間產(chǎn)生了相當(dāng)大的剪切力,壓制了浪花。

            在下方的波浪的推動(dòng)下,三油酸甘油酯單分子層(豎起來的那一排)內(nèi)部產(chǎn)生了縱波。圖片來源:(DOI)10.1119/1.2710482

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