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1、题 目 万物运行的奥秘课程论文 _ 姓 名_陈肖苇 _学 号_3140104580_ 授课教师_张寒洁_ _ _ 专 业_材料与化工 1404（电科 1401）_年 级_大二 _ 目录海底死亡冰柱 .2现象描述： .2原理分析 .3能量来源 .4可能存在的意义 生命起源的摇篮 .4生活中有趣的物理现象 .5会自己移动的免费汤 .5剧烈振动的魔术戒指 .9对课程的意见和建议 .13海底死亡冰柱现象描述： 死亡冰柱，是指地球南北极海域发生的一种大自然现象。其形成过程为：当南北极的温度降低到一定程度后（一般为零下几十摄氏度）海水里面的盐分被析出，因而海水发生结冰的现象，并且呈柱状向海底延伸，冰柱所到
2、之处海洋生物都被冻死，这一自然现象被称为死亡冰柱。原理分析在“死亡冰柱”现象发生的海域里海水盐度比周围的盐分更高，所以在海面的冷水才能下沉，而这个盐度之所以升高，是因为新结的冰析出大量的盐，致使下面的盐分极大的升高，盐水密度升高后很快下沉。这样，下沉的时候，冷的高密度盐水跟接近 0 度的还未结冰的普通海水一接触，就使得普通海水结冰了。或者说因为流出的是盐度较高的水，而盐度较高的的海水冰点较低，它的温度低于一般海水的冰点，所以高盐度海水流下后周围一般的海水都结冰了。由于这个原因管道不停向下延伸，一直到达海床。能量来源冰柱的冷能主要来自海面的低温，它不断地吸取海面上的低温(即向海面散发热量)向海下
3、延伸，其延伸的长度和直径受到海面温度的影响，当海面回暖后，冷能来源慢慢减弱，冰柱也逐渐被海水融化直到消失。可能存在的意义生命起源的摇篮一个科研组称，生命可能并非起源于温暖的海洋，而是起源于海冰。他们争辩称， “死亡冰柱”，又称“ 海洋钟乳石”的形成，可能为第一批生命的诞生创造了必要条件。当盐水等混合物被迫冻结成冰时，极地水域的死亡冰柱就会迅速向下生长。科学家在 20 世纪 60年代首次发现海洋钟乳石，并于 2011 年通过 BBC 的一部纪录片第一次把这种海洋现象记录下来。该研究成果发表在美国化学学会杂志上，科学家表示， “死亡冰柱”可能还为其他行星和卫星创造了适合生命生存的环境，其中包括木星
4、的卫星木卫三和木卫四。由于盐水的密度比海水更大，因此会向海床方向下沉。当海水被冻结成死亡冰柱时，它看起来更像海绵，而不是通常意义的冰。科学家在这份报告中称，可以把死亡冰柱的影响比喻成是一个“化学花园” 。经常在教室进行的试验，通过把固体金属盐添加到硅酸钠水溶液里，导致晶体如植物生长般快速析出。他们写道：“人们经常推断生命起源是在一个较热的环境下发生的，例如热液喷口这样的环境。但是一个不同的观点认为，海冰形成促使第一批生命出现。科学家认为，海冰脱盐创造了生命诞生必不可少的环境。死亡冰柱在推动盐水在海冰中的转换过程中起着重要作用的同时，它们或许还像热液喷口对于生命热环境起源说一样，在这个假设的生命
5、冷起源中扮演着重要角色。在两种例证中，化学花园过程均十分重要。 ”生活中有趣的物理现象会自己移动的免费汤 现象描述：自大一入学的时候，在一次用餐中，意外发现放在桌面上的免费汤碗朝着桌子边缘移动了一段距离，吓得我赶紧用手去护住，以免汤掉下去，但是汤碗只是移动了一定的距离就停了下来。吃惊过后更多的是好奇，为什么汤碗会自己移动呢，难道它还长腿了不成？ 初步观察以及探究：在以后的用餐中，我专门留意过这个现象，然而并不是所有的时候都会发生，只有在端汤的时候，不小心让汤洒了出来或者桌子刚被擦过的时候，才会有自动移动的现象发生。我也在吃饭的时候问过一起吃饭的学长和学姐，可能是因为他们也没有深入的探究吧，所以
6、他们也只是敷衍的说一下就是这很正常什么的，却没有给过我一个确切的答案。 假设以及分析：从移动只发生在有水的桌面上这一点来看，这个现象的条件之一肯定是水膜降低了汤碗与桌面之间的摩擦因数，当汤碗受力不平衡时，就会出现汤碗自己移动的现象。至于让汤碗移动的动力，初步的假设有两个原因： 第一种可能的原因是汤碗里的热汤加热了汤碗下面碗足内部的空气，而且碗足内部受力不均（工艺问题） ，从而导致了碗足内部气压过大，从而在碗底的薄弱处有气体喷出，因为反冲作用，导致汤碗反向移动。 第二种可能的原因就是因为吃饭的时候，餐盘以及人们的身体对桌面施压，导致桌面产生形变，或者周围人们的走动，使地面的震动传到了桌子上，从而
7、使汤碗受力不均，加之摩擦因数较小，从而产生了汤碗自动移动的现象。 可能性分析： 第一种假设：假设室温为 20 摄氏度，汤水为 80 摄氏度，因为汤水一直在冷却，所以在到达热平衡时，汤水的温度为 60 摄氏度，底部的空气温度为 60 摄氏度。（因为封闭空间的空气的热传导性较差，所以实际上按照 40 摄氏度来计算） 。经过实测（自家大碗） ，碗底半径为 4 厘米，则底部受力面积为 50 平方厘米，碗的大小为 15*15*8=1800 立方厘米。则碗底受到的来自气体受热膨胀的压力为（100000/293*313*50/10000=534）N，即为 53.4 千克，远远大于碗的最大重量 1.8 千克（
8、碗的重量以及汤水的密度引起的增量用来补偿碗的体积的不足） 。所以，在理想情况下，碗应该像火箭一样被顶飞。 。 。 。 。这是在理想条件下，从始末状态来分析的。如果在现实生活中，因为工艺原因，所以碗底不可能是完全的与桌面贴合在一起，所以碗内的气压应该始终与大气压一致。但是在有水的情况下，水膜会形成一个很好的密封层，从而使碗内的气体可以保持等容升温。另外一个碗不可能飞起来的原因是，碗底的空气不是瞬间被加热的，而是有一个缓慢的加热过程，当碗底气压产生的推力与汤碗本身所受的重力平衡时（甚至小于重力时） ，就会有气体从碗底的薄弱处冲出，从而使内外气压再次趋于一致。综上所述，经过计算，碗底气体经过加热后的
9、压力完全可以将碗推动，加之因为水膜导致的摩擦因数减小，是完全有可能让碗移动的。可能的漏洞：未考虑气压差是否会将水膜排出以及水的表面张力等现象，所以可能与实际存在一定的误差。（补充观察：在食堂湿润的桌子上，有时候汤碗不会自己移动，但是如果在桌面上转两下，或者抬起来，用一个小角度放下，让水挤出里面的气泡，则汤碗自己移动的可能性会增大，原因不明） 第二种假设：桌面不平或者震动说。经过询问一些同学以及上网查询，目前的主流观点都是认为是外力作用，比如风力或者桌面不平整造成了汤碗的自动移动，一些观点摘录如下：水有润滑剂的作用，减少了桌子与辈子之间的摩擦力，当外力（如风、桌子倾斜等）超过了最大静摩擦力，杯子
10、即动起来。碗在有水的桌面上移动是因为水形成的浮力托起了碗，降低了摩擦系数所至说面的水在碗底和桌面之间形成了层膜,他们之间的摩擦力很小,因此在稍有震动 ,或桌面倾斜 ,碗就会动.针对这种观点，进行过一定的试验，但并未发现汤碗移动和桌面的不平整（研究的是微小形变，形变过大当然会移动）有着明显的对应关系。可能需要在实验室里进行专门的测试之后才能得出结论。 参考现象： 气垫导轨上的滑块的“自动移动” （摩擦因数小） ； 放气后的气球因为反冲并且内部受力不均而呈现非规则运动（受力不均的反冲） ； 水杯中的低温气体加入高温热水之后，杯内气压急剧增大，稍微松一下杯盖，就会发出砰的一声把杯盖弹出去的现象（气体
11、的受热膨胀） 。以上仅为我个人对此现象的一些想法以及探究，可能太“民科”了点，在推理上可能会忽略掉一些关键的理论，也没有经过具体的实验探究，仅为大家提供一个现象以及我自己的分析过程。然而有一点是肯定的，即此自动碗并非“永动碗” ，还是需要外力滴，想要让碗真正的自发动起来，咳，还是让民科来吧。剧烈振动的魔术戒指 现象描述：开学之初的时候，我带着一个表演魔术的磁力戒指从图书馆的安全门处出来，手指上感觉到了一阵剧烈的震动。当时我就觉得应该是安全门锁产生的磁场所产生的，然后，我单独把戒指摘了下来，放到安全门的内侧，果然产生了剧烈的振动。然后我又拿着戒指走到了安全门的两侧不远的地方，戒指的振动明显减小了很多，再往外走一点，则完全消失。 疑惑：之前我模糊的知道，图书馆防盗是通过在书中加磁条的方式，让磁条在经过安检门时产生一个感应的电磁信号，反馈给检测器，检测器检测到相应的信号之后触发警报。但是问题就是，同样是磁性材料做成的戒指为什么不会触发警报呢？戒指也会产生一个反馈信号啊？ 初步假设：图书馆的门禁系统只对反馈来的特异信号进行警报。（想一想手机、钥匙等能改变电磁场的金属物品也没有触发警报，所以应该是一种特异性的检测） 资料查找：经过大量的资料查找，我发现了图书馆的检测系统是分为很多种的，但是，无论针对那一种来说，降低误报率
