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        冷知識_1秒有多長?

        放大字體  縮小字體 發布日期:2021-09-01 05:59:08    作者:企資小編    瀏覽次數:30
        導讀

        為什么硬的東西都是脆的?要回答也不難,我們要先定義一下什么叫“硬”,什么又叫“脆”。所謂“硬”,就是抵抗壓強導致的形變的能力。所謂“脆”,就是忍受形變的能力很小,延展性差,稍有形變就會遭到破壞。不過需

        為什么硬的東西都是脆的?

        要回答也不難,我們要先定義一下什么叫“硬”,什么又叫“脆”。所謂“硬”,就是抵抗壓強導致的形變的能力。所謂“脆”,就是忍受形變的能力很小,延展性差,稍有形變就會遭到破壞。

        不過需要說明的是,這個問題本身并不普遍成立。比如,鋼鐵硬而韌,石墨軟卻脆。這里只針對成立的情況做一些說明。

        為了說得更清楚,我們先列舉幾個硬東西_金剛石、大理石、藍寶石、水晶、玻璃。我們再列舉幾個延展性好的軟東西_橡皮筋、塑料袋。

        不知道你注意到沒有,這兩類東西最大的區別在于,硬的東西都是直接通過原子的共價化學鍵相連的(注意,玻璃不是晶體,但其內部也是通過共價鍵相連的,只是沒有周期結構而已),而軟的東西都通過氫鍵和分子間力拴在一起。

        這樣問題就很簡單了,共價鍵的強度遠大于氫鍵和分子間力,因此共價鍵很難被拉開,分子間力卻很容易被破除。在產生相同的形變時,以共價鍵相連的物體需要更多的功,于是表現得“硬”。但共價鍵本質上是原子外層電子波函數的疊加,所以作用范圍非常小,跟原子的尺度是一樣的。也就是說,共價鍵稍微被拉遠一些就無法繼續保存了。而分子間力不要求波函數直接疊加,所以作用范圍大得多(比如橡皮筋中的分子間力主要依靠熵增)。于是,硬的東西往往比軟的東西“脆”。注意,我在這里回避了金屬鍵的軟硬問題,因為金屬的軟硬分析比較復雜,要分析具體的晶體結構,要分析位錯的生長,以及具體的雜質帶來的位錯釘扎。

        近的快,遠的慢?

        有這樣一個情景_坐在火車上透過玻璃往外看,離得越近的東西“走”得越快(比如鐵軌和路桿),而遠的東西(比如建筑和樹)好像就“走”得比較慢。這是為什么?

        因為她們“走”過你視野的快慢不同。

        所有這些靜止的物體相對于你的速度都是一樣的,此其一。你的視野范圍大致在一個圓錐里面,距離越遠(越接近圓錐的“大頭”),你能看到的范圍就越大,此其二。

        假設火車的速度是10米/秒,對于離你只有2米遠的景物,你的視野是一個半徑幾米的圓,所以2米遠處的路桿可以在1秒內從你的視野中出現又消失;而對于離你1000米的景物來說,你的視野是一個半徑數千米的大圓,于是這棵樹會優哉游哉地在你眼中待上好幾分鐘。

        1秒有多長?

        在歷史上,1秒曾經的定義是地球自轉一圈的1/24的1/3600。后來,隨著生產和研究的發展,我們需要越來越精確的時間度量。地球自轉一圈的時間并不是很精確,她是會上下浮動的。地球12月底自轉一圈的時間比春分、秋分時長了幾十秒。

        那我們到底該用哪一天的自轉來定義秒呢?

        所以,我們把1秒的定義改成了銫133原子基態在0K時的兩個超精細能階間躍遷對應輻射的9192631770個周期的持續時間。這個時間間隔非常非常精確,而且在全宇宙都是一樣的。之所以用9192631770這么奇葩的次數,是為了和歷史上秒的定義時長盡量吻合。在2018年召開的國際計量大會上,千克也由普朗克常數重新定義,定義比秒復雜得多,但是對于科學家來說,這些定義更加精確,能更好地為科研服務。

         
        (文/企資小編)
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