知识堂:烟火的颜色是怎么产生的?

尽管人们认为把钱花在除夕夜的烟花爆竹上有些可惜,当谁都无法否认自己在看到烟花表演时的兴奋。

但是你有没有想过,烟花究竟是什么?原理又是什么?是什么在闪耀光?是怎么发光的?

烟花本质上只不过是一种燃烧——当然,是一种非常光彩夺目、与众不同的燃烧。而说到燃烧,必然少不了燃料和氧气这两个要素。比如我想点燃一块木头,那么必不可少的是空气里的氧气,以及木块中所含的、和氧气发生作用并转化成光和热的碳元素。木块的燃烧的火焰无疑是迷人的,但它还是有别于烟火。在化学家客观的观察下,木块的燃烧其实包括一点微弱的烟火现象,那就是在划火柴的瞬间。

火柴头其实就是一个微型的烟火,因为它是由易燃的固体物质构成,这恰恰是烟火爆竹的基本特征。火柴头的成分是氯酸钾(化学分子式为KCIO
3)和硫磺,以及一种可燃的黏合剂。摩擦可以产生足够的热量,引燃火柴头。在此同时,它自身也能供给氧气——即存在于氯酸钾分子中的氧。热量被聚集在极其有限的空间内,迅速爆炸式地传导开来。也就是说,烟火根本不需要依靠空气中的氧气就可以发生燃烧现象。火柴的燃烧已经基本具备了烟火的所有典型现象:光、热、烟雾、气体,以及 “嘶嘶” 的声响。

固态可燃物和氧气来源的混合是所有花火爆竹必需的两大要素。直到现在,人们在制造烟火时还是要使用最古老的黑色火药。火药的发明要追溯到1000多年前的古代中国,所以中国可以算得上是烟火的发源地。当然,人们也随即认识到了火药的危险性,并颁布了禁令,禁止把火药用于战争。在人类的历史上,这可能是唯一一次因某物破坏力过于强大而仅限于娱乐中使用。直到中世纪末,火药才传入欧洲,但是他们却在无道德的欲望驱使下,将火药用于战争中,制造了武器,甚至后来侵略并占领中国。

火药的成分包括了提供氧气的硝酸钾和作为燃料的碳(粉末形态)以及硫磺,3中物质的比例分别为75%、15%、10%。成分低廉、相对无毒和可以长期存储的特点使火药成为制作烟花爆竹的理想原料,只是在存储时要小心谨慎,不仅要保持干燥,还要避免它们和任何明火接触。

现在,除了木炭和硫磺外,人们在制造烟火时又有了其他选择,如硅、硼以及其他化学性质与碳相似的元素,它们在与氧气发生化学反应时能释放出大量的热。此外,在烟火的制造中还可使用一些金属燃料,主要是铝、镁或钛,它们在高温下会剧烈燃烧,并发出耀眼的光。

大部分烟火都是色彩斑斓(lan)、五颜六色的,但是从物理学上看,这些颜色无非是不同光波所造成的印象而已。对于物理学家来说,我们所说的光其实是波长在400~750纳米的光波集合。波长最长(约750纳米)的射线则会呈现出紫色,剩余的几种颜色位于二者之间,橙色和黄色靠近红色,靠近紫色的则是绿色和蓝色,总而言之,白色光是所有颜色光的集合。

不同的燃料燃烧时颜色也不尽相同,基于这一原理,烟火才能够缤纷多彩。譬如,白炽耀眼的照明火箭通常都是用镁和铝的粉末作为燃料的,因为这些粉末状燃料在燃烧时的状态近乎爆炸,并伴随着刺眼的光芒。如果把燃料中的粉末换成一些大的金属颗粒,这些颗粒在 “爆炸” 后不能马上冷却,那么产生的就不再是刺眼的光,而是白色的火星。金属颗粒越大,火星在夜空中的闪烁时间就越长。金属铁燃烧时会产生微弱的金色光芒;金属钠产生的光是橘黄色的;使用金属锶能调制出不同的红色调;想要得到绿色的光芒,可以借助于金属钡。值得一提的是,蓝色的烟火一般比较少,因为制造蓝色光需要特定的铜化合物,而且还需要很高的温度,精确度要求相当高,因此蓝色的烟火制造起来比较困难,成本也就较高。紫色是锶和铜的混合物燃烧的产物,同样也是比较不常见的烟火。

可见,多彩的烟火最终要依赖于特定的化学成分以及对分子化合物的精密计算。另外,烟火在展现色彩的同时还可能会伴尖锐的 “哨声” ,这种声音源于燃烧时产生的气体。哨声的频率取决于烟火纸筒的长度和产生气体的密度。

*附注:纳米是一种非常小的长度单位,也叫毫微米,表示1毫米的10万分之一。



科学游戏之头,还是尾?


又到科学游戏的时刻了!!!

今天我们要做的科学实验是:头,还是尾?

浑身上下又红又滑,用手一摸又有点恶心的蚯蚓,不动的时候你能分辨哪一端是它的头部、哪一端是尾部吗?

这时候父母请注意,您所需要准备的材料是:

  1. 一条蚯蚓
  2. 两根导线
  3. 一把剪刀
  4. 一节电池
  5. 一卷胶带
  6. 一张报纸

家长们都 准备好了吗???
来!快于孩子一同来看看:
  1. 用剪刀剥去导线的两端2毫米长的绝缘表皮,将其中一根导线的一端用胶带粘在电池的正极上,另一根导线的一端粘在电池的负极上。
  2. 根据蚯蚓的长短将报纸折成长方形。在报纸上浇水,让报纸完全湿透,然后把蚯蚓放在报纸的正中间。
  3. 用于电池负极相连的那根导线去接触报纸上与蚯蚓右端距离为2毫米的位置,这时,蚯蚓伸展自如。换个方向,却发现蚯蚓收缩成锯齿状的一团。

这时怎么一回事?
电流让蚯蚓准确地判断自己所处的环境。如果蚯蚓的头部与电池的正极相连,而尾部与电池的负极相连,此时它可能感觉到危险,那么它就会收缩。要是把电池的两极调换过来,此时它就感觉比较安全,蚯蚓就会伸展自如。由此可以判定,游戏中蚯蚓的右端是头部,左端是尾部。

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科学游戏之“害羞”的虾


又到科学游戏的时刻了!!!

今天我们要做的科学实验是:“害羞”的虾

无论是我还是我身边的人,都很爱吃虾。可是我们却不知道原来虾也会害羞的时候...呵呵!!但是很奇怪,虾被煮熟了以后就会变成了红色这是为什么呢?

这时候父母请注意,您所需要准备的材料是:
  1. 一斤活虾
  2. 一个燃气灶和一个锅

家长们都准备好了吗???
来!快于孩子一同来看看:
  1. 先观察事先买回来的活虾,发现它是青黑色的。
  2. 然后再锅里加入适量的水,然后把虾放入锅里,打开燃气灶,煮一会儿。结果,虾全变成了鲜红色。难道虾有变色的本领???

这时怎么一回事?
原来虾的外壳中含有很多色素,色素中大多数都是青黑色,所以活虾看上去都是青黑色的。一旦把虾放在锅里煮过之后,大多数的色素都被高温破坏掉了,只剩下不怕高温的红色素。因此,虾煮过之后就变成红色了。

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知识堂:为什么香蕉是弯的?


也许有人会随口回答道:“因为没有人会跑到热带丛林中,去把香掰直!”虽然这个回答不乏幽默,但并没有满足我们对知识的渴求,所以我们要进入植物学的领域去探索其中的秘密。

香蕉树的果实通常都是被硕大的叶子保护着。最初,果实由于重力的作用向下生长;但是一段时间过后。保护果实的叶子开始脱落,香蕉树就会分泌出一种特殊的激素,使这些幼小、尚不成熟的香蕉朝着阳光的方向生长,而且朝向地面。所以,成熟的香蕉都是向上弯曲的。

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知识堂:人为什么会笑?


人类是唯一会笑的生物,虽然有些动物的叫声听起来很像笑声,但与人类的笑声还是有着天壤之别。

笑是信息传递的一种形式,在社会交往中具有特别的价值。虽然我们有时也会自己发笑,好像自娱自乐,但这种孤独的微笑缺少了重要的因素:接受对象。

笑的行为在人群中具有很强的传染性,而且还有培增的效果,也就是说,笑声不仅会一传一,而且情绪也会越来越激昂。

只要有人扮个鬼脸,笑声就会重复不断,渐渐蔓延,有人甚至会笑得身体抽搐、拍腿跺脚、前仰后合、倒地不起,这究竟是为什么呢?笑声作为信号在人群中传递时,其信息值也在不断增加,人群中的个体成员越多,效果就会越明显。如果有人没有参与进来、与人同乐,那么他在沟通方面可能有一些障碍,因为他没有接收到笑声传递的信息。笑意味着警报的解除,说明某个看似危险的事件可以泰然处之、一笑而过,并没有什么恶意。譬如,当人们发现一个看似紧张的场景其实没有危险时,大家会开怀一笑。所以电视节目中有些关于不幸的喜剧片能收到很好的效果,比如查理.卓别林和巴斯特.基顿的滑稽(ji)剧,主人公在影片中霉运连连,有些悲惨,但却能引发人们无恶意的笑声。

有人把笑看做提高一个群体中个体之间凝聚力的手段,但这种看法依旧没有解释我们为什么会因一个笑话而发笑。从广义上来说,人们才会出现内容涉及灾难和死亡等的黑色笑话。在某种意义上来说,笑话是人们把一些令人不安的威胁性因素进行转化的尝试,笑可以消除和排解人们的恐惧和不安。我们可以注意到,那些长期处于紧张压力下的人们往往很少会笑。我们常把笑作为自我调适、自我安慰的手段,而幽默也因此成为一种具有创造性和趣味性的方法。

还有些人认为,笑的背后隐藏着一种挑衅(xing),因为我们笑的时候会露出牙齿。黑猩猩露出尖锐的犬牙是一种威胁性的姿态,它只有在看到进入它的地盘的陌生人时才会有这样的表情。如果它发现对方是自己认识的伙伴,这种危险的警报就会解除,充满敌意的表情消失,转而换上一脸微笑。我们互相问候时也会面带微笑,用这种方式告诉对方自己并无恶意。

专门研究大脑的印度科学家拉玛线德朗和他的同事们试图分析大脑支配人类发笑行为的原理。他们认为,大脑中可能有一套控制自身发笑行为的开关,它可能处于我们大脑边缘系统之中,负责管理我们的情感,并支配发笑的行为。除此之外,在遇到危险或警报时,大脑边缘系统也负责控制我们的反应。当你意识到潜在的威胁或警报原来是假象,原本的惯性思维就会中断,这时才会发笑的行为。大脑边缘系统受损会导致病态的、不受约束的发笑行为,就像大脑直接受到物理刺激一样。

笑是人类的天性,基因决定了这种行为特征。动物不具备这种行为特征,所以即使它们的叫声听起来和笑声很像,也并不是真正的笑声。

科学游戏之小鸡吃沙的秘密


很多时候父母常忽略与孩子的沟通,也许是工作太忙碌,也或者是学历不够无法教导孩子在课堂上的作业。渐渐开始孩子与父母出现一道墙....别怕,再次我这位小老师教导你每日能在空余的时间陪孩子一同玩乐的游戏,也能让孩子能够惊奇的科学游戏....游戏开始咯!家长们都准备好了吗????

今天的主题是:
小鸡吃沙的秘密
不知你有没有发现,小鸡吃完米以后总会再去啄一点儿沙子吃。难道小鸡没吃饱吗,怎么连沙子都吃呢?

这时候父母请注意,您所需要准备的材料是:
  1. 葵花籽若干
  2. 沙子若干
  3. 一个玻璃杯
  4. 一个塑料袋
家长们都准备好了吗???
来!快与孩子一起玩玩看:
  1. 首先,把葵花籽剥开,取仁儿,将其仁儿放进玻璃杯里,用水泡30分钟。
  2. 30分钟后,把仁儿放进装有沙子的塑料袋中。用手揉搓塑料袋,使葵花籽仁儿和沙子互相摩擦。直到,仁儿被沙子磨碎了。

这是怎么一回事?
上面的游戏告诉我们:葵花籽仁儿只有和沙子产生摩擦,才能磨碎。同样道理,鸡之所以喜欢吃沙子,是因为鸡没有牙齿,吃进去的食物直接进入体内,很难消化。这时,被鸡吃进胃里的沙子就可以发挥作用了,它们能帮助磨碎食物,使磨碎后的食物很容易被消化和吸收。

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知识堂:大海为什么是蓝色的?


水是无色的,然而当我们画水的时候,都会毫不犹豫在调色板 上选取蓝色。

既然水是无色的,那么海水的蓝色一定是眼睛的错觉。大海
就 像一面镜子,有反射作用,海面呈现在我们眼中的正是天空 的蓝色。如果我们在雨天观察海面,就会发现海水不再是蓝色, 而是与乌云一样的灰色。

然而,如果把原因全部归结为海面的反射作用,那也只说对 了 一半。射向海水的光线只有一部分被海面反射回去,其余的 光则射入海中。海水除了“染上”天空的颜色外,还有本身 “固有的”颜色:射入水中的光线在遇到海水表层的浮游物 质是会发生散射,所以海水所呈现的颜色和天空的蓝色并不完全 相同。

海底大陆架对于海水的“着色”也起着作用。我们所说的大
陆 架住要指大约海平面下1米左右的浅海大陆架,大陆架上黄 色的沙子会使海水呈现神秘的绿色。绿色的海水和蓝色地海 水往往有明显的界限,因为浅海大陆架进场突然出现断层,这样 光束的反射在断层处会突然中断。

真正“水天一色”的情景只有在风平浪静的时候才会出现,
但 海水不可能始终处于平静状态。这就使海水产生深浅不一的 各种颜色,从近于白色的浅蓝到近乎漆黑的深蓝,不尽相同。 大海是一位艺术家,一位真正的调色高手,根据天空的颜 色描绘着自己。当天空风起云涌、颜色突变时,大海也只好跟着 变脸了。

知识堂:萤火虫为什么会发光?

萤火虫的出现给凉风习习的夏夜平添了一丝趣味,它们像一盏盏有生命的小灯笼,闪烁着黄绿色的光芒,让人感到宁静和惬(qie)意。

这些小生命在生物学中属于鞘(qiao)翅目萤科。在空 若隐若现的那些发光点,七十四雄性萤火虫。雌性萤火虫 会爬到草茎上,在那里传递自己的发光讯号,用这种方式 吸引异性同伴——这真可以算得上是一种暗送秋波 不过我饿每年人类是用眼睛示意,而它们则借助于身体腹 的发光器官来交流。当然萤火虫并不是持续地发光,而是 闪一闪,忽明忽暗,看起来就好像是萤火虫在调皮地操纵着电灯 开关一样。


科学家们最新发现,事实上,萤火虫的确有这种操控开关的本领,它们使用的开关就是一氧化氮。通常情况下 萤火虫会把开关拔到开闭档,这时,萤火虫的发 器官是暗的,因为发光器官内的发光细胞未能得到制造光 所必需的氧气。发光细胞周围有许多线粒体,氧气在进入 光细胞之前就先被线粒体耗掉了。一旦接触到一氧化氮,线 粒体马上就会停止消耗氧气,氧气进入发光细胞的大门就 打开了,这时,这些会发光
的小生命就点亮自己的灯笼。
着一氧化氮慢慢消耗,线粒体会渐渐恢复工作状态,光亮便消失 了,直到萤火虫再次释放一氧化氮

在热带地区有一种萤火虫,雌性萤火虫会成千上万地聚集在树上,并以相同的节奏忽明忽暗地闪烁着。它们为什么能够保持相同节奏呢?这对科学家们来说至今仍旧是个谜。