物质固有的特征

耶和華尼西

物质固有的特征 吴遵胜 一、浮力（Buoyancy）： 1．阿基米德原理（Archemedes Principle）：固体在液体或气体中所失去的重量，与其所排开液体或气体之重量相等。此重量即为该液体或气体对固体之浮力。 2．固体在液体或气体的浮沉。 物体的密度（Density）为物体之重量与其体积之比，以克/厘米3表示之。若固体的比重比液体或气体者小，则浮；若大则沉。例如密度为9.9克/厘米3的铁，在密度为13.6克/厘米3的水银中则浮；在密度为1.0克/厘米3的水中则沉。密度为0.9克/厘米3的冰山，约有10％的体积浮在海面，90％的体积没入海中。 初期飞船装入最轻但可燃的氢的气囊，发生惨祸；以后换用比氢稍重但不燃的氦的气囊。飞船的比重比空气者小而浮在空中，用螺旋桨向前飞行。 位于中东的盐水湖，含27％盐类的死海（Dead Sea）的水的比重比含3.7％盐类的海水者大，浮力也大，为游泳初学者之胜地。人只要放松地仰卧在淡水中，水不会没过嘴或鼻。 3．浮力的应用： A、水在液体中，比重相当大，1立方米水重1吨。高吨轮船虽重，但排水量大，水对它的浮力也大，使其浮在海上，成为最经济、最安全、载重最大的运输工具。 B、潜水员将许多盛有适量的水、钢制浮筒，平均地系在沉船的左、右舷后，用高压空气将其水排出，关闭阀门，成为空筒，使沉船浮出海面。 C、鱼内的鱼鳔分别收缩或膨胀，将其气体挤出或补充，使鱼的体积变小或大，致使水对鱼的浮力变小或大，使鱼沉或浮。潜水艇仿此原理，分别打开阀门使水注入水箱或用压缩空气使水排出，使艇比重变大或小而沉浮。 D、伐木工人因地制宜，利用河流，使密度比水小的木、竹顺河而下，节约运费。 E、固定于水底、漂浮水上、光暗迅速更替的浮筒，指示航道，使船只避开礁石、浅滩等障碍物。 F、用软木制成或充气的救生圈，利用浮力为救生之用。 二、吸附力（Adsorptive Power）： 固体或液体有吸附气体或溶质、使其附着在自己的表面上的吸附力。吸附力与表面面积成正比。例如： 1、活性炭的应用：富有细孔、表面面积大、吸附力很强的活性炭，在防毒面罩中用来吸附毒气，过滤气体；在工业上用来脱色；在医药上用来吸收肠胃中的毒素、细菌、气体；在酿造啤酒中，用来净化水及加入使啤酒发生泡沫的二氧化碳。 2、绘画：由粒状颜料细粉用水调成，用于水彩画的胶状溶液被吸附在纸上，但易被水冲掉；用油调成者，用于油画的油漆，被吸附在帆布上，不会被水冲掉；且有光泽，立体感。 3、染布：染布要靠媒染剂（起媒介作用，帮助燃料吸附，固着在纤维的物质）。例如染物放在明矾（硫酸铝钾KAl(SO4)2˙12H2O）的水溶液中浸一下后，用水蒸气吹干，使硫酸铝钾水解成碱性，白色，如浆糊，吸附在染物的氢氧化铝Al(OH)3，当染物浸入酸性染料时，氢氧化铝吸附染料，使染物染上不易被水洗掉的颜色。 4、洗衣：将衣服放在肥皂水中，肥皂被水解成氢氧化钠NaOH和硬脂酸C18H36O2，氢氧化钠与衣服的油脂污物起化学反应，使污物与衣服纤维之间的吸附力大为减少，形成若即若离状态。硬脂酸特别容易使水生成许多泡沫。物质表面分子有吸附其它分子的特性，且与表面面积成正比。泡沫数量多，总的表面面积大，吸附力也大，致使污物从衣服脱离出来。泡沫里尽是空气，比水轻，浮在水面；被水冲时，将污物一并冲走，衣服得以洗净。 5、选矿：例如从粘土中分选木炭。在粘土中加松酚类、醇类油等的起泡剂。搅拌后，浮在水面的泡沫吸附憎水性的木炭；喜水性的粘土沉入水底，从而将木炭与粘土分离。 6、糖的净化：在红糖水加入表面面积大的骨灰粉或活性炭，色素被其附着。过滤，浓缩，可得悦目、纯净白糖。 三、附着力（Adhesive Power）： 两种不同物质接触时，表面分子闲相互吸引之力，产生黏合作用（Adhension），谓之附着力或黏着力。它与表面面积成正比。例如： 1、除尘：工厂冒出污染空气、伤害人康健的黑烟，可用超声波除尘器处理。超声波的振动频率比普通声波大得多。它使黑烟中的灰尘互相急速踫撞，附着，黏合成较大、较重的颗粒，从而沉降在烟囱内；并且变害为寳，因煤烟中有许多贵重化工原料，如半导体锗等，可以提炼，回收。 2、轮胎上有各种花纹，增加其表面面积，从而增加了轮胎与地面的附着力，使车不致打滑，以保安全。 四、表面张力（Surface Tension）： 液体里的分子闲有分子相互吸引力（Intermolecular Attractive Force）。在液体里，任何分子均被其上、下、左、右、前、后、周围分布均匀的分子所围绕并相互吸引，而吸引力如作用力与反作用力那样，达到平衡，相互抵消。然而在液面上，缺少了上面的分子，因此相邻的分子的内聚力（Cohesive Force）（同一种物质内分子之间的相互吸引力），比液面下分子的内聚力大，这加强了的内聚力，形成了表面张力。 各种液体的表面张力不同，例如在20oC时，消毒用的70%酒精、水、水银的表面张力，分别是37 dynes/cm，72.8 dynes/cm，465 dynes/cm（达因，dyne是力的单位，可使1克物质产生1cm的加速度）。 例如消毒用的70%酒精的表面张力比较小，液面容易铺开，当它涂在伤口处，它使细菌的细胞膜裂开而进行消毒。 例如有些蚊子可静止立在水面上，因为蚊子很轻，对水面的压力，比表面张力小。在伞撑开时，布的纤维闲有许多小孔，毛毛雨水落在小孔上，由于水的表面张力，结成水膜，抵住雨水的重量而能遮雨。倘若是倾盆大雨，大且重的雨滴打破水膜，渗透到布的小孔而使伞漏雨。 例如缝衣针会沉水底，但将它在头发抹一下，会有一层薄的油膜，有表面张力，油与水互不相溶而使针浮在水面上。 例如将水倒在桌上时，水向水平方向散开；若将水银倒在桌上时，它成许多圆球形如珠子。这是因为液体液面的分子被下面的分子所吸引，使液面拉紧，使体积尽量缩小。而球形的表面面积最小。因为水银的表面张力很大，所以在桌上呈球形；水的表面张力较小，在桌面不能呈球形。 表面张力与温度成反比。例如热水的表面张力减少，易渗入洗衣的纤维中，有利于洗涤污物。 五、毛细管作用（Capillarity）： 1、现象与机理： 将直径细的玻璃管插入水中时，管中的水面上升且呈凹形；若用水银做同样试验，则管中的水银面比管外的水银面低且呈凸形。前者水里相同分子的内聚力小于水与玻璃管不同分子之间的附着力，因此管中的水面上升；因附着力大，玻管与水接触之处的附着力有将水向上拉之势而使管中液面呈凹形。与此相反，后例管中的水银，内聚力大于附着力使管中水银面下降而呈凹形。因此毛细管作用是附着力与内聚力相比所产生的现象，而表面张力使液体完整地升或降。 例如酒精灯/煤油灯中的灯芯纤维间细小的空隙（毛细管），使酒精/煤油沿着灯芯向上攀升，是因附着力大于内聚力。倘将灯芯涂一层胶，使毛细管消失，则灯芯失去作用。 2、毛细管作用与植物生长、存活的关系： A、土壤的结构： 土壤由许多大小不等、直径约0.01-1.00毫米的土粒所组成。它因附着力，黏着一些有机物的腐烂物、植物的根、茎腐质，成为土团。土团之间布满了网状的孔隙。孔隙较大者，约占空隙的10-20%。降雨或灌水时，水很容易流入大孔隙中。孔隙因为较大，其总的表面面积小，致使其中之水蒸发较慢而使土壤易于保持湿润。因附着力，它吸收土壤中无机盐、肥料。 孔隙较小者，甚至用肉眼不易看清的毛细孔隙（毛细管），约占空隙的90%。因为地面下的水，甚至较深的地下水的内聚力，小于泥土对水分子间的附着力，产生了毛细管作用，使水源源不绝地上升到土壤表面，供植物之根之用。 B、植物的毛细管现象： 倘若将一支花插入花瓶中，花不致枯死的原因是因为花梗中有毛细管。一切的花、草、农作物的梗和树干中，都有毛细管的空隙，甚至在北加州世界最高，高达365英尺、高耸入云、常绿树的美洲杉（Sequoia），均靠毛细管作用，将水攀升到树的顶尖的枝叶中。若将一片花、草、树叶对光观看，不难发现它有由大到小，布满毛细管的叶脉，使每片叶子都得到由树干，树枝，运输的地下的水份、无机盐、肥料。即使天旱地燥，植物因毛细管作用，主要依靠地面以下的水生长存活。 C、人体的毛细管： 人体大的动脉直径约2cm，静脉较细，而毛细血管直径只有0.007cm。人体主要靠布满全身，长达四万公里，血流动缓慢的毛细血管，将营养充分地运输到人体各器官。它虽小，但任重道远。植物的叶子的毛细管亦然。 六、铁的磁力（Magnetism）： 1、铁与磁铁： 铁的每个分子是小小的磁极如 N S ，N表示北极，指向地球的南极；S代表南极，指向地球的北极。铁与磁铁的区别在于前者的小磁极排列方向不一，杂乱无章，磁力相互相抵消而无磁力；后者的小磁极排列方向一致而有吸引铁、镍的磁力。将一块普通的铁，沿着一个方向摩擦磁铁，可使之变为磁铁。 2、磁铁的应用： A、工业用途：钢铁工厂的吊车没有吊钩而只有一块大的电磁铁（用激磁线围绕一铁心而成。通电时有磁力，断电时无磁力）。它可吊起数吨炽热铁块或钢水；安全放置后，切断电流，吊车即可脱离。在码头用此种吊车，在轮船与火车、汽车之间，装卸集货大铁箱。 B、国防用途：磁性水雷在起爆装置中装有磁针。当敌舰进入它的范围时，磁针摆动，通过起爆管的电路引爆。 C、交通方面：磁浮列车（Maglev，即磁的悬浮Magnetic Levitation的缩写）。它的时速达310英里（500公里），比波音777飞机的时速490英里，虽逊一筹，但比飞机运输量大，安全得多。它无机械设备，不需燃料，从而无空气污染。它只在列车底部装置一个大的磁铁；在双轨之侧装置有两个设备：一是悬浮导轨线圈（Levitation and guidance coil），它用强大电流所产生磁铁的与列车底磁铁的同极(like poles)，即S与S，N与N极，互相排斥而使列车悬浮于钢轨之上1-10cm，摩擦力大为减少，车速飞跃增加。另一设备是推进线圈(Propulsion Coil)，它使用强大的电流，瞬间接通和断绝，在接通电流时所产生的与列车底磁铁的异极(Opposite Poles)，即N与S极，相互吸引而推动列车前行. D、航海方面：多用于航海上有刻度的圆盘和装在中间的指南针，是测定方向的仪器。 E、音响方面：例如磁带(涂有氧化铁粉等磁性物质的塑料带子，用来记录声音，影像等)。磁头（录音机、录象机，能记录、消除、重放声音或图像的组件）。磁棒（由锰锌铁氧化物或镍锌铁氧化物所制成的棒，提高收音机的灵敏度）。 F、电讯方面：例如继电器（用电磁铁、弹簧、接点等制成的启闭电路的装置，用在自动化，遥控和电讯上。）磁性瓷（一种氧化物烧结成的磁性材料，由于涡流损耗小（涡流：实心的导体或铁心在交流电场中由于电磁感应所产生的电流），工艺比较简单，多用于无线电技术中。 G、选矿方面：例如将干燥、磨细、含有镍的铁矿石，放在一高悬、有开关的大漏斗中，细小的矿石由上流下时，含铁的矿石即被装置在侧面，由线圈所绕成的电磁铁所吸引，以倾斜方向落入盛器，而与无铁、垂直落下的雑石分开。 H、磁化水：将普通的水放入一定强度的磁场，可得磁化水。它使锅炉减少结垢；使混凝土提高8-11%的强度；使农作物丰收；冲去耕作层中一部分盐分，使土壤适于耕种；使人的肾结石逐渐溶解，排出体外；对水进行处理，杀死某些细菌。 七、半导体： 1、机理：金属、盐、酸、碱溶液、大地、人体等能导电，称为导体；玻璃、橡胶、丝绸、油类等，不能导电、称为绝缘体；硅、锗、硒等介于其中，是半导体，在常温下导电能力只有金属之十万分之一。 半导体只有束缚电子（原子核对核外电子的吸引力较大，电子不能脱离原子核）；没有自由电子（原子核对核外电子吸引力小，电子可自由活动）。但在温度升高时，部分束缚电子可解脱原子核的束缚而变成自由电子，其数目之增多与温度成正比。 2、应用： A、半导体温度计，精密度可达0.2oC。 B、半导体收音机，比电子管收音机体积小、重量轻、坚固耐用、耗电只有电子管之十分之一。 C、尖端材料：用单晶炉拉制的金属单晶体（原子按统一规则排列的晶体）纯度极高，例如硅的单晶纯度可达99.9999999%，用于宇宙飞船、人造卫星、火箭、导弹等。 D、可控硅（Silicon Controlled Rectifier），是一种大功率半导体整流器材，能对电流起控制开关作用，变直流为交流；用于电机、冶金、交通运输、自动化技术中。 八、结语： 神创造物质时，就设计了使它们有对人有益而无偿的固有特性。例如大地的土壤，是供应人一切食品、工业原料必要物资的惟一场所。倘若土壤及植物没有毛细管作用，一切植物及其相依为命的动物，均无法生存！农谚说：“靠天吃饭”，乃有科学依据！ 浮力、吸附力、附着力、表面张力、毛细管作用、磁力、半导体等特性，都是看不见，摸不着但实际存在，容易被人忽略却是与人生活息息相关、不可缺少的，是 神伟大、奇妙、出于爱护人类的，对人的赐予。使人可以扩展生计，节约财力，积累财富，享受生活；并且它们有很大的潜力，为人所造福。 行奇妙事的 神（珥2：26），神用智能造成的，遍地满了祂的丰富（诗104：24），好叫人看见、知道、思想，明白 神手所作的（赛41：20），以使人“存敬畏 神的心”（诗5：7），敬拜 神以及荣耀 神的名（参诗86：9），因“神是配得荣耀、尊贵、权柄的”（启4：11）。

Samuel63

还有约伯记38章。