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沥青滴漏实验(沥青滴漏实验的意义)

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一块沥青滴了快100年,熬死了两位教授,实验到底想证明什么?

小时候的你肯定见过一个黑乎乎的东西,摸起来很硬。但是遇热就会变软,甚至是具有流动性。它经常会被放在一个黑暗的角落里,无人问津!

当有东西,例如塑料桶破了以后,大人们就会把它烧热,然后让其缓慢的滴到破损的位置,凝固后以达到防漏水的目的。

看到这一幕,年幼的你也开始模仿大人的行为,但心灵手巧(笨手笨脚)的你却不小心把黑乎乎的东西滴到了手上,顿时你被一股滚烫的、粘稠的液体烫的哇哇大叫!甚至是惹来父母的责骂...

这个黑乎乎的东西是什么?对!它就是沥青块,一个看似形如固体的玩意,在常温下可以被摔碎,可以用锤子敲碎,这个东西在我们看来它跟石头无两样,就是个固态物质。

沥青主要有三种类型煤焦沥青、石油沥青和天然沥青,前两种是人造沥青,主要是煤炭炼焦和石油蒸馏的副产品,最后一个是天然状态下地下储存的沥青矿。

沥青是一种有机物质,主要成分是碳氢化合物,当然也包含一些非金属的衍生物,组成十分复杂,由于它的憎水性常被用来防水、防潮、防腐...

这玩意在我们生活中很常见,如沥青路面、房屋房顶和地面的防水等等...

看似稀松平常的东西,但在历史中有一个关于沥青性质非常著名的实验:沥青滴漏实验。从1927年开始实验以来,至今这个实验已经进行了将近100年,目前还在继续...

上文说沥青在常温下看似是固体,但真的是这样吗?往往真相就隐藏在表象的背后,而现实中的直觉往往具有欺骗性,沥青滴漏实验其实就告诉了我们一个真理,眼见不一定为实,直觉是最有欺骗性的一种感觉。

昆士兰大学的托马斯·帕内尔(Thomas Parnell),约1920年。

1927年澳大利亚昆士兰大学的物理学教授托马斯·帕内尔认为沥青坚硬易碎的外观具有欺骗性,为了给它的学生证明常温下固态的沥青其实是一种黏度非常高的流体,于是他做了一个实验来测量沥青样品的流动和粘度。开启了一项长达百年,牵动全人类的超长实验。

往往科学实验具有一定的复杂性和对实验环境的严苛性,我们普通人是无法独立完成的,但是这项实验简单的可怕,没有任何高端的设备,我们自己在家都可以复制同样的实验。

目前这套实验装置依旧放在昆士兰大学,并且在其附近增设了摄像头。

这个实验的材料就是一大块沥青、一个钟形罩、一个底部密封的漏斗组成,帕内尔教授首先将沥青用高温熔化让其流入底部密封的漏斗...

在等待了3年以后,也就是1930年,帕内尔教授觉得漏斗里的沥青已经完全凝固和沉淀,于是就在漏斗的底部切开了一个口子,到这里实验的操作过程就已经完成,接下来就是往沥青缓慢地往下流动 ...

尽管这个实验看起来微不足道,但它仍然为科学的好奇精神做出了贡献,而对它的投入和它的持续时间使沥青实验成为最著名的实验之一。

昆士兰大学的沥青滴实验,演示了沥青的粘度。

帕内尔教授在有生之年只见证了两次沥青的滴落,第一次是在1938年,也就是漏斗切开的8年后,第二次是在9年后的1947年。

这里说一下,见证并不是亲眼看见,帕内尔教授并没有亲眼看见沥青滴落的那一瞬间,由于当时也没有摄像机,所以无法保存下这个珍贵的画面。

这个实验从1930年开始到1947年,这17年人类正在经历二次世界大战,战争虽然给人类带来的苦难,但在一定程度上刺激了人类科技的发展,这些年人类的飞机飞得更快、更高,火箭也升上了天空,人类首次拍摄到了地球的曲率照片...

但不幸的是帕内尔于1948年去世。

尽管如此,在昆士兰大学数学和物理学院名誉教授约翰·梅因斯通的监督下,沥青滴落实验仍在继续。

在沥青下降实验期间,沥青下降的年份和累积月数。

2005年,梅因斯通和已故的托马斯·帕内尔(Thomas Parnell)被授予搞笑诺贝尔物理学奖。搞笑诺贝尔奖是对诺贝尔奖的恶搞,每年秋季举行。这个奖项是庆祝那些最不寻常和微不足道的科学成就。

搞笑诺贝尔奖是为了表彰那些让人们开怀大笑的努力和成就。他们的目的不是嘲笑,而是尊重每一个科学家的想象力。所以,沥青滴落实验绝对值得这样的认可。

2013年,梅因斯通去世,他又记录了六次滴落,最后一次是2000年的第八次滴落。在2000年的时候,人们已经在实验设备的周围设置了摄像头,但不幸的是,由于储存设备出现了问题,梅因斯通错过了第八次沥青滴落的瞬间。

在梅因斯通去世后,监护权移交给了安德鲁·怀特教授,他成为沥青滴落实验的第三个监护人。这个实验已经成功的熬死了两任监护人...

这张照片是在昆士兰大学沥青滴落实验的设备,和9伏电池进行大小比较。

第九次滴落发生在2014年,是在安德鲁·怀特教授的监护下发生的,但不幸的是,当时实验装置底部的烧杯滴落的沥青太多,已经影响了将要滴落的沥青,怀特教授在更换烧杯的时候不小心把沥青撞断了...

这可以说是一次重大的失误,这直接导致了从实验装置架设到现在,没有人亲眼见证过昆士兰大学沥青滴落实验沥青下落的瞬间。

在第7次沥青滴落之前,每隔8到9年就会出现一次滴落。然而,从第7次滴落以后,研究人员为实验装置所处的地方增设了空调,以控制实验一直存在一个温度恒定的环境下进行,因此第8次滴落用了12年的时间。

目前第10滴沥青正在形成,预计从现在起的13年内将会滴下。现在这个实验装置的状况每天都在直播,外网可看,今天早晨我截下了一张图片。

胖胖的沥青滴正在形成,不过要想让它落下来还需要很长的时间,可以肯定地是第十次地滴落我们绝对可以看到!

虽然我们没有看到昆士兰大学的沥青滴落,但在2013年的7月份, 第一份沥青滴落的摄影记录还是诞生了。

在帕内尔教授进行沥青滴落实验的17年后,也就是1944年都柏林圣三一学院也进行了同样的实验,并且在2013年获得了珍贵的沥青滴落瞬间的画面,也算是为人类完成了一个念想。

你可能会想这个实验有很何用,它告诉我们沥青的粘性大约是水的2300亿倍,是蜂蜜的200万倍。你如果还问,知道这有何用?其实也没有多大的用处!

但是它告诉了我们一个真理:眼见不一定为真!

这个实验可以用来跟女朋友抬杠...,让她们相信自己看到的都是假象!

著名的“滴沥青”实验,长达92年无人破解,原因为何?

沥青滴漏是一项长得让人难以相信的物理实验,1927年由昆士兰大学实施,已持续92年,迄今仍在进行中,旨在向学生证明物质的性质并不像看上去那样简单,其中并没有什么未解之谜。

沥青是生活中十分常用的建材,最常见的是柏油马路,柏油混合细碎的石子成为一种抗冲击性强、耐 雨水腐蚀、耐严寒、耐酸碱的良好路面材质,被广泛应用于马路、高速公路等道路的修建;在建筑中,沥青和某些纤维物质混合,用于隔热保暖或者用于防渗漏。

如今科学家对于沥青的性质十分清楚,尽管在冬季时沥青路面十分坚硬,但实际上沥青并不是固体,而是有不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物,是高黏度有机液体的一种,多会以液体或半固体的石油形态存在。在最初,科学家们为了更好地展示沥青的物理性质,于是展开了沥青滴漏实验。

沥青滴漏实验原理很简单,用一个类似于漏斗的结构,漏斗中充入一些沥青,观察沥青是否会像液体一样、在重力的作用下向下流,最初昆士兰大学的教授们发起了这个实验。

1927年,帕内尔将沥青样本放入一个封了口的漏斗内,让沥青在漏洞中沉寂了一段时间,3年后打开了阀门,开始观察沥青的流动,由于沥青具有很强的表面张力,其流动十分缓慢,在短时间内几乎看不出沥青的流动迹象,但是在较长的观测时间内,沥青滴的形态、大小却实实在在地发生着变化,说明沥青是液体,只不过这种液体的密度、表面张力、对管壁的摩擦相较于水十分的巨大。

在92年的观测时间内,通过观测漏斗底部的沥青体积变化,可以很明显地知道沥青确实是液体,且在不断地滴漏,然而由于这是一项十分漫长的实验,而且由于资源的限制,早期不可能对其进行24小时的严密监测,于是沥青滴滴漏的瞬间却一直没有被拍到过,算是一个比较遗憾的事情。

如今通过科学测量,已经知道沥青的粘度是水的1000亿倍以上,其活动受到对漏斗管壁的摩擦力是水的千亿倍以上,沥青滴漏进行得十分缓慢,而且沥青是一种相态复杂的混合物,不同公司、不同天然矿区的沥青都存在着性质的差异,因此在沥青滴漏实验中表现出的状态也有所不同。

而实验也受环境温度的影响,自92年前实验开始的之初,沥青滴滴下的时间间隔在7年8年不等,但总归是位于10年附近,在实验进行期间由于实验室环境改造的升级,也使得沥青滴漏的时间间隔有一的变化,早期是在室温条件下进行,室温在冬季时明显会降低,由于沥青的熔点、热胀冷缩等物理学现象,沥青的滴漏并无严格的时间间隔,因此很难预测下一滴沥青滴漏下来的准确、完整的时间。后来为了排除更多的干扰,实验室进行了升级,主要是实验室恒温这一块。

这个实验并不能说明什么深刻的道理,只是告诉我们物质的性质并不一定像是我们观测到的那样,也就是不要像当然得以主观视角代替物质的客观存在状态。沥青滴漏的难以预测是因为这种材料本身就是十分复杂的混合物,同一团沥青的不同部位因为元素种类分布肯定存在着差异,这就导致沥青滴漏时会受到很多干扰,沥青滴滴漏所需的时间间隔并不是十分固定,也很难直接目睹沥青滴发育成熟到滴下的完整历程。

沥青滴漏实验:进行了快100年,到底为了证明什么?

随着科技的日新月异,人们的工作和生活越来越便捷。相比古代,人们以马车代步,现代科技让我们可以实现以高铁、飞机来抵达遥远的目的地,速度远超于一日千里。古时人们遇上天灾旱涝,常食不果腹,如今通过科技水平使水稻增产,实现禾下乘凉已指日可待。

这些科技的背后,从构思到技术实现,需要经过不断的反复实验,直到一项技术的落地成功,并投入到多个领域中运用。不得不说,科学实验是科技发展的基石,科学实验可以大大促进科技的更新和进步。

在众多科学实验中,有一项实验非常特别——沥青滴漏实验。这项实验的特别之处,并不在于它需要复杂的材料或特殊工艺,而是它的耗时非常长,可达几百年之久。

1927年,澳大利亚昆士兰大学的物理学家托马斯•帕内尔(Thomas Parnell)教授把沥青倒进封口的漏斗里,在漏斗下放置一个烧杯。1930年,这个漏斗的封口被剪开,沥青开始从封口位置以缓慢速度流出,沥青滴落后就会掉入烧杯内。

1938年2月,第一滴沥青从封口滴落。截至目前,共有9滴沥青从封口滴落,第10滴沥青要再过4年才会滴落,从实验伊始至今,已历经93年的时间。

那么,帕奈尔教授为什么要做这项实验呢?

其实原因很简单,帕奈尔教授想向学生们证明,一些看似固体的物质其实是一种粘度极高的液体,比如沥青。

于是,帕奈尔教授就着手开始进行沥青滴落实验,记录沥青的滴漏时间,由此来测量沥青在常温下的流动速率。直至1948年帕奈尔教授去世,这个实验仍处于进行中,由其他物理学家负责。

沥青的高粘度使其在常温下的流动速率十分缓慢,等待一滴沥青滴落需要几年,甚至十几年的时间。这也恰恰证明了,沥青并不是一种固态物质,而是一种高粘度液体,它的粘度超过水的2000亿倍。

负责该实验的物理学家认为,沥青并非一种液体。更确切地说,沥青这种化合物的相态与众不同,是一种复杂的混合物。

遗憾的是,尽管该实验历经几十年,沥青已经滴落多次,但从未被人们捕捉到滴落的画面。另外一项沥青滴落实验,成功帮助人们实现了这一目标,也是人类迄今为止唯一一次捕捉到沥青滴落的画面。

在1944年,都柏林圣三一学院的物理学家欧内斯特•沃尔顿(Ernest Walton)和同事们进行了沥青滴落实验。沃尔顿最早把原子以人为方式分裂开来,他也因此获得了诺贝尔物理学奖。

同样地,这项沥青滴落实验在几十年来未曾有人监控或录像。到了2013年,一位物理学家观察到该项沥青滴落实验中的沥青正处于滴落状态,他及时用摄像头捕捉到了这一滴落画面,并保存下来。沥青滴落耗时漫长,这个滴落画面是极其珍贵的。

如今,帕奈尔教授当年的沥青滴落实验仍在继续。根据沥青滴落的速度估算,该漏斗内的沥青若全部滴落还需要上百年时间。

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