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在家可以做的小实验

实验仿佛是科学家们的事情,然而,只要稍稍懂些科学小知识,还有一些非常好玩的小实验,每个人在家里就能动手完成。这些实验将会让我们领略到科学的无限魅力。

让水瞬间结冰.jpg

 

让水瞬间结冰

你是否幻想过有一种控制世界的超自然力量呢?比如手中拿着一瓶水,在摇摇晃晃过程中,水仿佛施了魔法一样,慢慢地变成了冰块,倒进了冰里又会“长出”一座小冰山。其实这个化水为冰的小魔法并不难。
要做到这一点,首先我们需要知道水怎么样才会结冰。首先,处于冰点0度以下是必要条件,其次水中还要有“凝结核”,也就是杂质,因为水分子需要以这些物体为中心进行规则排布形成晶体,雪花中心的凝结核大多就是灰尘或者细菌。然而,还有一种“过冷水”结冰现象,这就是这个小魔术将用到的原理。
在这个实验中,你将需要购买一瓶矿泉水。在冰箱里放大概2小时45分钟,这时,你把还是液态的水从冰箱里拿出来,摇晃一下瓶子,瓶子里的水很快就结冰了。这是为什么呢?原来纯净水需要-40℃温度才会变成冰,所以它在0℃以下,-40℃以上还保持着液态,这被称为“过冷水”。从冰箱拿出来后,晃动的外力会使水分子间距减小,或者“过冷水”接触到了像空气灰尘等“凝结核”,然后就会出现迅速结冰的神奇现象。

封图.jpg

 

如何触碰自己的DNA?

在我们的身体里,有一种非常神奇的物质,它能传递遗传信息,决定我们长啥样,决定我们会是什么样性格的人,甚至还能决定智商,对我们的影响相伴终身。你猜到是什么没?没错,它就是DNA。
然而,DNA藏在细胞深处,对于我们来说,没法可视化。不过,一个小实验,将能让你亲手触碰到这些能决定你命运的神秘物质。为了这次实验,你需要做一些准备:一个干净的小玻璃瓶子、洗手液、柠檬汁或醋酸、盐和乙醇、牙签。
 实验第一步,你需要找到携带有你自己DNA的身体物质。那么会是什么物质呢?很简单,由于DNA存在于几乎所有的身体细胞里,口水就含了上千个细胞,所以你可以往准备好的玻璃瓶子里吐一口口水。然后,加入洗手液、柠檬汁,轻轻摇晃实验瓶的混合液。为什么要加入这些东西呢?
这是因为细胞膜是由脂肪构成。这些脂肪的特性是不会与水融合,这就是为什么当你把油倒入水中,油和水总是保持分离状态。而细胞膜也是疏水性的。洗手液分子一端是亲水性的,与水分子“手拉手”;另一端是疏水性的,正好细胞膜分子可以拉起手来,最后,水的流动性会产生“拉力”,最终使得细胞膜破裂。一旦细胞膜破裂,躲在细胞中的DNA就可以“逃逸”出来。而柠檬汁的作用是柠檬汁酸可以清除对细胞分子起破坏作用的蛋白酶,使得DNA分子链条仍然完整。
从细胞里分离出了DNA后,由于DNA是带电的,这个特性能使它溶解在水中,这个时候再往水中加入盐。由于盐是由带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子组成的,水中加盐后,带负电的DNA会与带正电荷的钠离子结合,结果是DNA链会黏在一起。不过,这个时候,我们还看不见DNA,得再加酒精,等待10分钟。
这是由于DNA可融于水,但不融于酒精,因此唾液里一些自由的 DNA 溶液在我们加入酒精时就立刻沉淀出来了。这个时候,你才能看到呈现白色棉絮状的DNA群,还可以用棉签或者镊子挑出来这些属于你的独特的遗传物质。

彩色影子

这个实验,你可能已经猜到了,是关于颜色的。由于光是沿着直线传播,笔将光挡住,在光照不到的地方就会形成黑色的影子。不过一些小方法可以让影子变成彩色。
你需要准备一张桌子,在上面摆上三个彩灯,分别为红色、绿色和蓝色。现在请确保房间里非常黑暗,然后同时打开三个灯泡开关,并让它们照射一面白色的墙壁。这个时候你会发现墙壁是白色的,调整三个灯泡的位置,使得墙壁尽可能变得更白。然后在墙壁和彩灯之间,用手拿一支笔,垂直放立,这个时候,你会在墙壁上看到笔的三个彩色影子,分别是黄色、红紫色、青色。随后,关掉其中一个或两个彩灯,调整笔的位置,笔的影子颜色将会不断变化,将会出现黄色、绿色、黑色等不同颜色。
然而,为什么笔的影子会呈现跟彩灯不一样的颜色呢?
这是因为你的视网膜有称之为视杆细胞和视锥细胞的感官受体。你有一种视杆细胞,但有三种视锥细胞。视杆细胞主要用于夜视,只能让你看到灰色,视锥细胞能让你看到各种颜色。虽然三种视锥细胞会对不同的波长敏感,但分别对红光、绿光、蓝光尤其敏感。借助这三种类型的视锥细胞,我们能感知超过一百多万种不同的颜色。
当红光、蓝光、绿光同时出现在墙壁上时,墙壁之所以变成白色,是因为三种颜色的光以相同的强度刺激了你眼中的三种视锥细胞,使得你产生了白色的感觉。当你放置一支笔后,虽然笔同样会阻挡某种光线,但其余没被阻挡住的其他两种光就会造成一种混合的色彩效果。具体说来,红光与绿光按某种比例复合,产生的色觉是黄光,这是因为黄光既能激励红视锥细胞,又能激励绿视锥细胞,当红光和绿光同时到达视网膜时,这两种视锥细胞同时受到激励,所造成的视觉效果是黄光。类似地,其它不同比例的三基色光相加得到的混色,规律为:
红+蓝=紫
蓝+绿=青
红+蓝+绿=白。
这也就是为什么影子能呈现出那么多颜色的原因。

通心粉制造的火箭发动机.jpg

 

制造火箭发动机

我们大多数人会想象自己飞翔在群星之间,访问其他行星。但为了做到这一点,首先你需要一个火箭让你离开地球进入太空轨道。迈向这一步前,火箭必须有一个火箭发动机。因此,为了让你遨游太空的梦想成为现实,我们将告诉你如何做一个火箭发动机。
你需要做的第一件事当然是准备燃料。当今世界火箭发动机有三种类型:一种是使用固体燃料,另一种是液体推进剂,第三种是两者的组合,称为混合动力发动机,使用固体燃料源和液态气体氧化剂。现在我们可以着手制作第三种混合动力发动机。
对于固体燃料源,你需要一个圆柱状的,像通心粉的空心圆柱物体。因为面食拥有大量的卡路里,在能量方面,相当于一克炸药,面食与炸药最大的不同之处在于能量释放的速度。
对于“引擎”的液体部分,你需要过氧化氢和面包酵母。然后将这些材料注入进通心粉,通过结合这些材料,你会创建燃料的稳定供应来源。然后,你把燃料固定在火箭上。现在,你已经做了充足的准备,用打火机点燃你的“火箭发动机”,准备去“探索未知”的宇宙吧。不过,小心不要让家里失火。

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