＂把科学带回家＂ 提供 撰文 七君 你知道吗，橡皮筋可以做冰箱哦。 不信吗？你可以把女同学头上的橡皮筋扯下来试一试。 如果你先把它拉长，它就会变热。再缩回来的话，就会变冷。 红外成像仪下，拉长的皮筋温度升高，回缩时温度降低。 用手指可能感受不出，还是用人体最敏感的部位——嘴唇来感受一下。 果然是这样对吧。 如果你的嘴唇比较麻痹，你可以闻一下拉伸后的橡皮筋，是不是有那味儿了？那就是变热的橡皮筋发出的挥发物的味道。 好了，亲完橡皮筋，就可以把它还给目瞪口呆的女同学了。 这个原理除了增加和女生的社交距离以外还有什么实际用途呢？ 一个油管上的老哥就开始利用这个原理制造冰箱，原材料只有橡皮筋和木板。 他先设计了能够拉伸橡皮筋的齿轮，长这样子—— 每根皮筋绕过中间的圆盘形成A形的捆绑，皮筋两端扎在相邻的齿轮上。这样一来，随着齿轮的旋转，皮筋一会儿拉紧，一会儿放松。图片来源：Applied Science 为了让空气流通，还在轴上装了2个小风扇—— 橡皮筋的一半被拉伸，一半紧缩。拉伸的这一端更热，所以就被放在冰箱外面，紧缩的放在冰箱里面。 大叔这样手摇了几圈，在红外热成像仪下，橡皮筋冰箱内外温差大概是2摄氏度左右，厉害厉害。 还有一位光头大汉更猛，直接用橡皮筋把啤酒撸凉。 这位大哥制造的这个拉皮条机拉伸后可以升温10摄氏度，缩回原状时可以下降10摄氏度。于是他就用这个机器来冰啤酒了。 这样撸几下，啤酒表面就会从14摄氏度下降到12摄氏度。 图片来源：Joerg Sprave 当然，上述原理也可以逆向操作，不过结果是完全相反的。如果加热橡皮筋，它就会收缩，冷藏反而变长。 所以有些脑洞大开的人用橡皮筋制作了＂自行＂车轮。 这个自行车上的辐条全用拉伸的橡皮筋替代了。看，它自己滚起来了—— 图片来源：Adam Micolich 其实不是啦，橡皮筋被加热器加热后收缩，而没有被加热的橡皮筋还保持原样，这样一来两边一紧一松，张力不平衡了，于是轮轴开始转动。 所以，这到底是什么原理，为什么橡皮筋拉伸时会变热呢？ 其实，这个现象是在200年前被一位盲人科学家发现的。 1805年，因为天花而失去视力的英国科学家约翰·高夫（John Gough）很喜欢撸天然橡胶，撸完了还放嘴巴上摩擦，他就是这样发现了橡胶的这种性质。在大约50年后，焦耳对橡皮筋进行了进一步的研究，所以后来这种现象就被称为高夫-焦耳效应（Gough-Joule effect）。 热成像仪下橡胶制作的香肠气球的高夫-焦耳效应：吹大时变热，放气时变冷。图片来源：Chris Cramer 高夫-焦耳效应的原理直到20世纪30年代才被德国化学家赫尔曼·施陶丁格（Herman Staudinger）等人解开。闹太套男孩费曼也曾经被橡胶的这种性质迷住。 原来，橡胶好好呆着时，里面的长长的和挂面一样的分子互相缠绕在一起，但是它们很安静都不敢动。此时橡胶分子是无定形的。 自然状态的橡胶分子（左）和拉伸状态的橡胶分子（右） 当橡胶被拉伸时，橡胶分子开始变得有序，开始结晶。从无定形到结晶的过程释放出了能量，这种能量表现为分子的不安躁动。我们在中学就知道，分子越活跃，温度就越高，所以被拉伸的橡皮筋更热。 反过来，橡皮筋从拉伸状态回到自然状态时，橡胶分子经历了从晶体到无定形的转变，这个过程需要从环境吸热，所以回弹的橡皮筋是凉凉的。 后来在2013年发表在 American Journal of Physics 上的一项研究发现，橡皮筋的张力和它的升温相关，扯得越大的皮筋也越热。 显然，橡皮筋和我们平时说的热胀冷缩是矛盾的。从物理上来讲，热胀冷缩叫做有正的热膨胀系数，而橡皮筋皮筋有个负的热膨胀系数。 除了橡皮筋，许多物质都具有负的热膨胀系数，比如水，还有聚乙烯。水在3.984摄氏度以下就会热缩冷涨，所以水结冰后体积反而增加了。 聚乙烯因为也有负的热膨胀系数，所以聚乙烯垃圾袋也可以做放在太阳下就会一直转的光转轮—— 点我查看详细 所以负的热膨胀系数有什么用呢？ 在制作精密仪器的时候，负的热膨胀系数和正热膨胀系数的材料常常被混搭，制造出热膨胀系数为0的混合物，这样就可以冷热不惊了。 你如果填过牙，你的龋齿里填的就是热膨胀系数被精心设计的物质。想象一下，如果填牙的材料会热胀冷缩，或热缩冷涨，那么边喝奶茶边吃火锅就和上刑一样，你估计就只能喝和体温一样的东西，比如新鲜体液了。所以说，填牙的材料的热膨胀系数接近牙釉质，而且不随温度显著变化。 现在一些科学家开始严肃思考橡皮筋制冷的可行性，因为冰箱制冷液带来的环境问题真的太严重了。这不，最近北极上空也出现了史上最大的由制冷气体导致的臭氧层空洞，面积已经发展到格陵兰岛的3倍大了。 NASA最近拍摄到的北极上空越来越大的臭氧空洞（蓝色），最近发展到格陵兰岛的3倍大。 2019年10月，天津南开大学的工程学家在 Science上发表了一项研究，他们发现橡皮筋的制冷效果真的不错，而且用扭的比用拉的制冷效果还好。 他们拿来了橡皮筋、尼龙、聚乙烯鱼线、具有形状记忆的镍钛合金导线这几种具有弹性的材料，然后把它们不断缠绕，形成螺旋套螺旋的超螺旋。 这波操作后，几种不同的纤维中最强的升温了15摄氏度，解开回归原位时也下降了15摄氏度。 涂有热致变色染料的橡皮筋扭转及放松时随温度的变色。图片来源：（DOI）10.1126/science.aax6182 他们还测试了这几种纤维的制冷效果，结果发现它们的制冷效率和普通冰箱有的一拼。而且把这些纤维扭过以后，制冷效率是不扭只拉的2倍。 红外热成像仪下解螺旋的橡皮筋的温度变化。图片来源：（DOI）10.1126/science.aax6182 他们还制造了一个和圆珠笔芯那么大的迷你冰箱，用扭过的镍钛合金导线制冷。在几秒内，小冰箱里的水就下降了7.7摄氏度。 所以担心小姐姐冬天只穿弹力长筒袜会不会冷的男孩应该安心了吧，绷紧的长筒袜比你的秋裤还暖和哦，赶快下单试一试吧。 为什么菜油倒海上能救命？这道题美国学霸国父也不会做 世界上唯一实现了完全一夫一妻的动物，竟然是这样的形态 把科学带回家 ID：steamforkids 原创文章版权归微信公众号 ＂把科学带回家＂所有 转载请联系 bd@wanwuweb.com 动图来源和参考资料储存于石墨： https://shimo.im/docs/PcJ3x6DpHWtR6XGw/
航海者一号会离开银河系吗？航海者一号会离开银河系吗？不。但。银河系的逃逸速度为550公里秒。太阳绕银河系中心的轨道速度为220公里秒。航海者一号的最高速度为17公里秒。即使在最佳轨道上，这也不足以逃离我们的宇宙献给中国的一份厚礼2021加油带头人2020年底，一颗来自宇宙的巨大陨石降落在我国青海附近。陨石坠落对地球来说，有着多方面的意义。我国青海空投来的这颗陨石直径较大，光亮非常明显。这颗陨石的直径有2米让世界瞩目的中国天宫你知道中国的天宫是怎么组成的吗？2021年可以说是我们中国航天事业的里程碑了，神州十二号飞船的成功返回，神州十三号的成功发射，每一个消息，都让我们中国被世界瞩目，仿佛在一瞬间，天宫45年飞跃232亿公里，孤独的旅行者一号拍回的照片引人深思有一位勇士曾经独自出发飞往太空，至今为止它已经在太空中待了45年了，它就是1977年发射的旅行者一号。从一开始大家就知道它的命运，那就是最终被遗弃，独自流浪宇宙，因为科学家们根本没地球上最热的地方，走在上面感觉就像走在热铁锅上伊朗的DashteLut沙漠只是世界第25大沙漠，但它保持着有史以来最高的记录地表温度超过70摄氏度。DashteLut（波斯语为空旷平原）是一个巨大的盐沙漠，科学家认为，它形成于三百年前的中国冬天有多冷？明清小冰河期是怎么回事？所谓冰期是指地球表面覆盖有大规模冰川的地质时期。地球在诞生至今的40多亿年历史中已先后经历了三大冰期寒武纪晚期大冰期石炭纪二叠纪大冰期第四纪大冰期。最短的大冰期持续时间都在几百万年北京大学格致论坛（第七讲）追迹电子态的演化角分辨光电子能谱和原位样品精密调控主要内容角分辨光电子能谱（ARPES）是探测材料电子结构最直接的实验手段通过加入原位样品调控，其探测能力得到极大拓展，可以追迹复杂量子材料中电子态演化的详细过程。本报告将介绍ARP红色血脉党史军史上的今天11月20日神舟一号飞船成功发射1999年11月20日，神舟一号飞船发射成功，标志着我国载人航天技术实现新的重大突破。神舟一号飞船经过21个小时太空飞行，返回舱于21日凌晨3时41分顺利降落着陆，完美实现中国载人NASA的X射线成像偏振探测器任务即将发射如何观看直播？美国宇航局（NASA）将为X射线成像偏振探测器（IXPE）任务提供即将到来的发射前和发射活动的报道，这是第一颗专门用于测量来自各种宇宙源的X射线偏振的卫星，例如黑洞和中子星。IXP在望远镜下，能看到哪些宇宙天体？它们什么样？曾几何时，仰望星空是人们夜晚最主要的娱乐形式之一，在条件良好的情况下，仅凭肉眼，我们就可以看到大约6000多颗星星。它们之中的大部分都是能够发光发亮的恒星，这些恒星与我们的距离十分中国航天局和欧洲航天局在火星上完成跨国通讯中国航天局（CNSA）发表声明，中国的火星探测任务天问一号和欧洲航天局（ESA）的火星快车号探测器成功进行了在轨中继通信测试，中国的火星探测车祝融号向距离约4，000公里的火星快车