梅乐芝经理的科普文章（七）（2 / 2）

思考：

1水中生存着大量动物，除了那些哺乳动物可以从空气获得氧气，其他动物都是从水中获取氧气，这些都是从空气溶解进入水中的。1立方米空气含氧气大约320克，1立方米海水含氧气6克-12克，北极地区海水中氧气含量几乎是赤道地区的2倍。可以肯定，海洋动物的呼吸效率更高。

2海边的渔民在潜水时经常会得潜水病。在潜入海中四十米后，气压增加到五个大气压，空气中的氮气大量溶解进入血液中。当浮出水面时，气压恢复标准大气压，则血液中的氮气大量逸出，形成气泡，堵塞毛细血管，尤其是脑部，引起身体障碍。治疗这种疾病，就让病人进入高压气室，这样氮气泡又慢慢溶解进入血液。等身体无碍后，缓慢降低压力，让氮气慢慢逸出体内，最后可以恢复正常。军队的潜水员则呼吸氧气和氦气的混合气体，氦气的分子是单原子，溶解度随压力基本不变，因此可以自如地在海中上下。但是氦气很贵，一般人用不上。空气中的氦气非常少，工业获取氦气是从存在放射性元素衰变产物的天然气中提取。氦气的密度仅大于氢气，并且不可能燃烧，是安全的气球的填充气。德国制造齐柏林飞艇，由于无法从美国进口到氦气，故使用氢气填充，最后因氢气泄漏燃烧发生灾难。

3盐是人体必需的物品。盐在水中的溶解度随着温度增高变化很小。而和盐伴生的硝随着温度增加溶解度大幅度增加。早期海边产盐（满清以前）是用火加热大锅海水，让盐结晶。后期是置海水于浅池中，让太阳暴晒，大量的盐就结晶而出。内陆的盐池也同样如此，可以夏天产盐，并且冬天可以产硝。

4硝石

（本章未完，请翻页）（硝酸钾，智利硝石：硝酸钠，挪威硝石：硝酸钙，芒硝：二水硫酸钠）溶解于水，吸收大量热，因此可以用来制冰。古代埃及和中国都使用过这种方法。

5汞，常温下液态，俗称水银。可以溶解大多数金属。汞溶解银后形成的合金，用于补牙填充。古代的鎏金技术就是使用汞溶解金，涂抹在器物表面，再加热令汞挥发。最后打磨成型。

6铁、钴、镍的化学性质接近，都可以吸收一氧化碳。一个原子配四个一氧化碳分子。大家可以计算一体积铁可以吸收多少体积的一氧化碳。

二十世纪开始后，物理学进入一个新的阶段。原子本认为是不可再分，阴极射线实验发现电子，证明原子内部还有其他结构。最终认定原子中心是原子核，带正电，周围是电子环绕，带负电。类似于地球环绕太阳的情况。电子以接近光速的速度绕原子核而行，原子的质量基本集中在原子核，而原子核的体积相比原子所占的体积（在分子范围）可以忽略，也就是说原子内部其实空空荡荡。不同元素的原子内电子数量不同。当电子数量较多时，电子还分层环绕，就像太阳系情况。

我们通常发现不同的元素的特性，主要是原子内部外层电子变化引起。我们认为的剧烈燃烧、爆炸等现象其实是不同分子之间的原子互换或分子分裂后原子重组新的分子过程。这些过程根本不涉及原子核的任何变化，仅仅是不同原子在重组中外层电子的搭配情况有所变化。

在某种情况下，原子核之间也会发生作用，合并或分裂，这时候就是通常我们所说的核反应。某些元素的原子核不稳定，会自发发生分裂。导致元素衰变为其他元素。这个是天然的核反应过程。将那些不稳定的原子核集中在一起，让分裂过程变得剧烈，或将原子核强行合并产生新元素，这是人工的核反应过程。

观察：

1早期电视或电脑显示器，都是使用阴极射线管（crt）来产生图像。屏幕本身是厚玻璃，仔细观察会发现玻璃后面是小点组成都阵列。每个小点是由三个更小的点组成。使用时，高速电子流击中小点，使得小点发亮。这些小点称之为荧光粉。电子流打在荧光粉上，改变了荧光粉原子中电子所在的位置，当改变位置的电子回原位置时，就发出肉眼可见的光。不同类型的荧光粉发的光颜色不同，发光的持续时间也不同。我们使用余辉时间来描述发光持续时间。短余辉荧光粉、中余辉荧光粉、长余辉荧光粉就是荧光粉发光持续能力的通常划分方式。等离子显示屏，虽然工作方式与阴极射线管不同，但显示出不同颜色都是发光材料的原子内部电子回到原位置而产生的可见光。早期的日光灯、现代的节能灯原理与等离子显示屏类似。

2自然中很多元素的原子核会发生变化。地球的生命都使用碳元素，并且在生命周期内会和外界环境进行碳交换。空气中存在大量氮元素，某些氮原子受到宇宙中高能射线打击，原子核发生变化，变成碳14元素。这些碳14原子与通常的碳12原子不同，其原子核不稳定，会慢慢衰变为氮原子核。衰变的速度是每5730年数量减少一半（称为半衰期）。但因为宇宙射线的补充能力，空气中碳14元素与正常碳12元素比例恒定。某生物在生命周期内进行碳循环，碳14元素随之进入身体，两种碳元素同样在生物体内保持恒定比例。当生物死亡后，遗骸中的碳14只衰变，而无补充。通过测定碳14的比例，可逆推出生物距今的时间。方法的缺陷：不同时期可能碳14的比例不同，在生物埋藏过程中可能存在污染，衰变速度较快，时间较长的碳14含量过低，误差太大。可以测定的最长时间是6万年左右。这种方法可以推广到检查地球年龄，生命起源的时代，月球的年龄等等。只要选合适的不稳定元素即可。铀铅测年法-通过测量铀235和铅207以及铀238和铅206的比例测量石头，可以测量大约一百万到超过45亿年的年代。钾氩测年法-钾40衰变为氩40。可以测量超过100,000年的石头。铷锶测年法-铷87衰变成锶87有13亿年的半衰期。用于测量火成岩和变质岩，还被用于测定月球岩石。

3原子、弹使用铀233、铀235、钚239来制造，早期通过分离铀238和铀235来进行。铀235的半衰期是7亿年，铀238的半衰期是45亿年。所以现在铀矿中的铀235很少。天然铀矿中铀235含量大约07%，核电站使用铀235来发电，其浓度大约3%，制造武器的浓度大于90%。现在分离铀235的技术主要是使用离心机对六氟化铀气体进行，依赖密度的微小差异实现浓缩。攻击伊朗分离铀235的计划就是通过计算机病毒使离心机工作过速而损坏。分离后的剩余铀238由于密度高，常常制造弹头，称为贫铀弹。作为穿甲弹比钨制弹效果好，并且容易燃烧，威力大。由于存在衰变性，对生物dna易造成破坏，诱发白血病、婴儿畸形等。在伊拉克战场上曾大量使用。

（本章完）

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