第03:科技前沿
上一版3   4下一版  
 
标题导航
2025年02月18日 星期二 出版 上一期  下一期
3 上一篇   下一篇 4  
放大 缩小 默认   
《哪吒2》的物理知识 注意到了吗?
  哪吒与申正道。

  看完热映电影《哪吒之魔童闹海》,你是否留意到一个“物理定律”?在“被敖丙附身的哪吒”与申正道打得胶着时,物理知识派上用场——“闪电在水里导电!但敖丙的冰是绝缘体!”

  冰的结构

  冰是水在低温下形成的固态物质,其分子结构具有一定的特殊性。水分子由一个氧原子和两个氢原子组成。氧原子带有部分负电荷,氢原子带有部分正电荷,它们通过共价键结合在一起,因缺少自由电子而形成高电阻物质。

  冰为什么不导电?

  任何物质的导电与否表现在它的体电阻,即内在自由电子或离子的多少。自由电子越多,导电越好,反之越差。这就是平常所说的导电电流的大小取决于电压、电阻的大小。

  在纯净的液态水中,水分子之间存在着较强的氢键作用,可以形成自由电子的数量极少。而在固态冰中,水分子又通过氢键形成了规则的晶体结构。可以用来导电的自由电子更少,体电阻更高,自然导电性就很差了。

  水为什么导电?

  生活中之所以水能导电,主要因为它能够溶解其他物质,特别是电解质。

  电解质在水中溶解时,会分解成正负离子。例如,食盐在水中溶解后会变成钠离子和氯离子,这些离子在水中自由移动,从而大大降低水体的体电阻。

  当有电压施加在水的两端时,使得离子移动而形成电流。这就是水能够导电的原因。导电性能的好坏,取决于电解质所含自由离子的数量。自由离子数量越多,体电阻越低,导电性越好。

  自然环境中的水通常含有各种矿物质和杂质,这些杂质会显著提高水的导电性。因此,我们通常说的“水能导电”,其实是指含有杂质的水。

  注意,冰的导电性会因以下条件发生变化:

  杂质的存在

  如果冰中含有溶解的盐类或其他电解质,这些杂质会解离出自由离子,从而使冰具有一定的导电性。例如,海水结冰后,由于含有盐分,冰会表现出一定的导电性。

  温度变化

  在接近冰点(0℃)时,冰的表面可能会形成一层极薄的水膜。这层水膜接触空气,融入电解质,使得液态水中存在自由移动的离子因而可以导电。但在极低温度下(如-50℃以下),电解质会被析出,使得冰的导电性会进一步降低。

  高压环境

  在高压条件下,冰的晶体结构可能发生变化,形成不同形态的冰。这些高压冰的导电性可能与普通冰不同,相关研究仍在进行中。

  了解了水和冰导电的原理后,我们更容易理解如何保证用电安全。水和电的相遇往往伴随着危险,因此,掌握一些基本的用电安全知识至关重要。

  在使用电器时,一定要确保手和身体是干燥的。不要在接触水的情况下操作任何电器设备,尤其是那些没有防水设计的电器。

  在家庭环境中,确保所有的电线和插座远离水源,定期检查电线是否有磨损或损坏。使用电器时,遵循制造商的指导,不要让电器过载。

  这些火灾千万不能用水扑灭!

  发生火灾后,很多人第一反应就是用水灭火,其实,这种想法是错误的!面对突发火灾,应沉着冷静分析火灾类型对症灭火。以下这些火灾千万不能用水扑灭。

  电器火灾

  电器火灾在无法断电的情况下千万不能用水或泡沫扑救,因为水和泡沫都能导电。

  应该用二氧化碳、干粉灭火器或者干沙土进行扑救,而且要与电器设备和电线保持2米以上的距离。

  高压电气装置火灾

  在没有良好的接地设备或没有切断电源的情况下,不能用水扑救。一是因为水有导电性,易造成设备短路烧毁;二是因为用水扑救,容易导致高压电流沿水柱传导到消防器械上,造成人员触电伤亡。

  这类火灾需要专业消防人员在切断电源后,穿着相关防护设备进行扑救。

  (科普中国)

3 上一篇   下一篇 4  
放大 缩小 默认   
   第01版:头版
   第02版:校园你我他
   第03版:科技前沿
   第04版:科学人物
   第05版:作文天地
   第06版:我的个性墙
   第07版:生活智多星
   第08版:科学训练营
《哪吒2》的物理知识 注意到了吗?
打一针让电池“满血复活”
中国登月服和载人月球车名称确定
春晚机器人扭秧歌的“秘籍”!
看图猜成语
少年科普科技前沿03《哪吒2》的物理知识 注意到了吗? 2025-02-18 2 2025年02月18日 星期二