水嘛,当然还不知道答案

标签: 物理 原创 | 发表时间:2011-09-27 05:20 | 作者:庄 fyits0
出处:http://songshuhui.net

日本摄影艺术Shinichi Maruyama生于1968年,长野人。他的作品以冰、液体、斑点和运动为创作元素,借助高速成像相机来拍下物质在移动中不可预期的形态,浑然偶成,独一无二的美感为许多大广告公司所倾心,竞相选用。

一组以水墨交融前瞬间为主题的作品Kusho(见下图),表现的正是黑色墨水和透明清水在空中相撞的画面,快门于1/7500秒内捕捉到了目力无法抓取的物理和化学过程,呈现在相纸上的造型则充满了东方书法之神韵,其中一张曾被2010年2月3号出版的《新科学家》杂志选为封面。在那篇封面文章中,介绍了对水分子结构的一些新认识。

不同水分子之间的氧原子和氢原子会产生互相作用形成氢键,如此便利于每个水分子都被其他4个所包围,进而形成一种三角金字塔结构。这是固体水,也就是冰块中的水分子严格遵循的排布方式,传统观点认为,液态水中水分子排布方式基本相同。但斯坦福大学物理学家Anders Nilsson和斯德哥尔摩大学的Lars Pettersson两位教授却提出不同见解,他们在斯坦福同步辐射光源上做的分析显示,实际上四面体结构却如同点缀一般散落在大量非四面体结构中,每个四面体结构大小在纳米级别,仅仅包括50~100个水分子而已,而它的周围有无数“散兵”。尽管该研究还有待更多同行确认,但对于水这种奇怪的化合物来说,这些足以颠覆教科书的发现却可能正是现代科学揭开它种种反常特性的序篇。

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以下列举水的怪异不合群之处若干

1 水的热容在35 °C为最小,此时无论升高或降低温度都会使得其热容增大,这和一般液体的热容随温度升高而变大是不同的;

2 水在4 °C密度最大,一般液体都是随温度升高而变小;

3 声音在水中的传播速率随温度升高而变大,但在74 °C达到一个峰值,之后开始下降;

4 水分子在高压下更容易扩散;

5 与其他液体恰恰相反,压力越高,水的黏度越低;

6 而所有关于黏度、沸点和熔点的性质,在重水身上都迥异于普通水,重水指的是氢原子被同位素氘或氚取代后得到的水。

OK,再来欣赏一组Maruyama作品《水的塑像》:
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本文已发表于果壳网 文艺科学主题站 《水嘛,当然还不知道答案》

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