我在海滩玩沙子,而他们却把沙子玩出了花




中国科学院物理研究所

利用高温度假(科学鱼),小编也在家中学习了86年《西游记》,在三个学徒沙僧的“家” - 刘沙河里面,让我提起了浓厚的兴趣,流动。由流沙组成。河?

4039-icmpfwz9694153.gif大力水手的船

由于我的印象,河里有水。

多彩的“水”

在水方面,水是生活中无处不在的必需品,水是人体生存的六大营养素之一。普通成年人的平均含水量为60%[1],婴儿的水含量更高,换句话说,我们每个人都是用水做的。

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猫:嘿?我不是吗?

然而,一些与水有关的物理现象并不一定符合常识。

你见过快速冷冻水吗? (无论如何我都看过它)它的温度低于0度。

7fcc-icmpfwz9694271.gif这个糟糕的形状

太冷的水,顾名思义,是一种非常特殊和相当冷的“水”,注意水。在温度低于冰点后,过冷水仍然不能固化成冰。

温度低于标准冰点的液体在晶种或凝结核存在下会结晶,没有这样的核心,当温度降低到一定程度时,晶体将在内部均匀结晶。 [2]

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过冷水(或液体)是不稳定的,并且可以通过输入少量物质晶体或其他冷凝核来诱导结晶。

在谈到神奇的冷水后,另一种水的现象更加奇特。我仍然无法给出明确的解释。

这种现象与日本江户时代的浮世绘大师的神奈川巨浪有关 - 葛饰北斋:

6bb8-icmpfwz9694517.jpg神奈川巨浪

可能是很多人无法弄明白,并且有如此巨大的波浪(不是海啸)?

事实上,这是一种流氓波(也称为怪物波,杀手波等)。它们是偶然的和突然的表面波浪,它们对远洋船只构成了极大的危险。流氓波是一种自然的海洋现象,不是由陆地运动引起的,大多数发生在海上。这显然不同于海啸。海啸是由大量的水位移引起的,通常由海床的突然运动引起,并且可以在很宽的范围内高速传播。它们在深水中并不明显,只有当它们靠近海岸线时才具有一定的破坏力。流氓浪潮可能对海运造成巨大破坏。

深水源复波包络演化的非线性Schrdinger方程的线性偏解:维基百科

要问流氓波是如何形成的,科学界仍然存在一些争论。但是,可以确定流氓波是非线性波。在深水中,可以通过非线性Schrdinger方程(NLS)进行模拟。 2011年,在实验室水箱中产生了与非线性Schrdinger方程一致的少量流波纹。 [3]

不可预知的“沙子”

cc0a-icmpfwz9694699.gif小编的长腿(逃脱)

你可能不会想到海滩上的太阳。沙子如何在现代生活中发挥重要作用?甚至可以说,没有沙子,就没有现代信息社会。

沙子在很多地方使用。最常见的用途是建筑材料,这是混凝土的主要原材料。混凝土的使用量是钢,木材,塑料和铝的两倍。

4580-icmpfwz9694777.jpg三峡大坝

世界上最大的混凝土浇筑世界纪录保持者是中国湖北的三峡大坝。大坝建设中使用的混凝土量约为1600万立方米。 [4](你能想象这有多大吗?)

几天前,谷歌地图还透露,三峡大坝一直在弯曲。你相信吗?

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另一种最常见的用途是玻璃。无论是普通玻璃,磨砂玻璃还是钢化玻璃,原料二氧化硅都是必不可少的,而沙子的主要成分是二氧化硅。玻璃实际上是无定形的,通常是透明的。在自然界中,也会有非人造玻璃,也就是被闪电击中的石英会被玻璃化。 [5]当闪电(至少1800摄氏度)撞击石英海滩时,沙子将熔化成石英玻璃并且看起来很漂亮。

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熔化的玻璃像玻璃根

而且,其中一种玻璃纤维在高速数据传输,通信和互联网领域发挥着巨大的不可替代的作用。

9668-icmpfwz9695002.gif光纤特性

21世纪是一个信息时代,所有这些都建立在芯片上。现代电子产品必不可少的大多数芯片,晶体管和其他电子元件都是基于硅的。主要原料是二氧化硅。换句话说,21世纪也是硅世纪,而世界着名的高科技工业园区 - 硅谷,凸显了二氧化硅的重要性。

db91-icmpfwz9695103.gif芯片内部

然而,不久前有一个坏消息,就是沙子可能还不够。世界上每年大约使用320-500亿吨砂,主要用于制造上述混凝土,玻璃和电子产品。这种消费率高于自然再生率,因此到本世纪中叶,需求可能超过供给。 [6]

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因此,在未来,您可能必须控制采矿量,甚至保护沙子,从我这里开始。

“沙子”等于“水”?

“沙子”等于“水”?

ec32-icmpfwz9695431.gif在海边,总有一些小伙伴不敢下水

因为它是干鸭(不是)。因此,没有水这样的东西,我不肆无忌惮,不要担心溺水,并获得愉快的游泳体验。

答案是有这样的事情,它是海边沙滩上的沙子。

ebd3-icmpfwz9695509.gif我眼中的沙子

821e-icmpfwz9695605.gif他人眼中的沙子

当然,普通的沙子是不够的,流化后必须使用沙子。流化过程是颗粒材料从静态固体转移到动态流体的过程,动态流体通常在气体向上进入颗粒材料时发生。从固体颗粒容器的底部引入气流,它将向上移动通过颗粒之间的间隙。在低气体速度下,它不足以抵消其重力,因此沙子将保持静止。提高速度,高速气体将开始抵消沙子的重力,导致沙子彼此远离地膨胀。进一步提高速度,它将达到临界值,在该临界值处,向上的阻力将精确地等于向下的重力,导致颗粒在流体内漂浮。在该临界值下,砂子被流化并且将表现出流体行为。通过进一步提高气体速度,砂的堆积密度将继续降低,并且其流化将变得更加强烈,直到颗粒不再形成床并被气流“向上”。 [7] [8]

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看到这样一个光滑的沙浴,不要说了,小编也去了沙子里游泳。

等等,我似乎没有这么大的地方放沙子。

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