当前位置： 液体金属 >> 液体金属前景 >> 科普丨迷人的液体神奇又危险的流动物质
#灯下夜读#这是一本介绍液体及其特性的材料学科普书。作者用专业的材料学知识，解读日常生活里各种各样的液体。从水、胶水到咖啡、葡萄酒、液晶显示屏和洗手液等各种物质的碰撞，从革命性的钢笔和航空煤油，到自我修复道路和计算机的前沿研究，在幽默风趣的科学叙事下，揭示为什么液体能在树里向上流，为什么油是有黏性的，为什么海浪能翻涌那么远，以及如何泡出一杯完美的茶等等现象。
液体流经我们的身体，流过我们的生活，看似是普通的存在，背后却隐藏着一些或神秘、或危险的故事。《迷人的液体》这本书就讲述了各种液体背后的故事。
本书作者马克米奥多尼克，是伦敦大学学院、材料科学教授，英国皇家工程学会会士，曾任BBC纪录片主持人，被评为“英国百大影响力科学家”。他还是一位科普作家，乐于向大众普及材料科学知识。
一、可以喝的液体
如何泡一杯好茶？一杯茶的品质主要由四个关键变量决定：茶叶、水质、冲泡温度和冲泡时间。
茶叶本身含有的芳香分子越多，泡出来的茶也越香浓。茶主要是由水构成的，所以，水对茶的味道有重要影响。如果你想泡出一杯灵动的茶，那就要用含有一点矿物质的水。矿物质少了，味道比较单调，太多矿物质又会压住茶的清香。一般来说，正常的自来水都比较合适。
泡茶的水温决定了哪些分子会溶解到水中，也就决定了茶的口感、味道和颜色。水温太低，很多味道分子无法溶解，茶的香味就冲泡不出来，颜色也比较淡。泡绿茶的水温不需要太高，70~80℃就可以了，温度太高，反而会让茶水变得苦涩。冲泡红茶时，可以用度的水，这样泡出来的茶味道更香浓。
咖啡的冲泡方式经历了怎样的变化？已知最早的咖啡研磨和冲泡方法，出现在15世纪的也门。人们用简单的杵和研钵把咖啡豆磨碎，再把咖啡粉倒进水中加热煮沸。在中东，直到今天这种咖啡制作方式依然流行，通常被称为土耳其咖啡。到了19世纪的蒸汽时代，意式浓缩咖啡机诞生了。它能将水加热到88~92℃，然后把水加压到大约9个大气压，用高压的水萃取出咖啡粉最为丰富的味道。只需30秒，你就能得到一杯各种味道比例均衡的意式浓缩咖啡。
究竟为何让人沉醉？酒精的学名是乙醇，乙醇的毒素会抑制神经系统，让人失去控制，认知功能和运动功能下降。当乙醇进入身体之后，它可以偷偷穿过胃壁细胞，直接进入你的血液，然后光临你的肝脏，肝脏能以一定的速度代谢乙醇。但如果你喝酒的速度过快，超出了肝脏的处理能力，乙醇就会渗透到其他器官。比如，它会暂时削弱心肌，让心脏的跳动不再那么有力，从而降低血压，这时人就会出现大脑供血不足，头晕想睡觉的情况。当血液循环到肺部时，一部分乙醇分子会越过细胞膜，跟二氧化碳一起排出体外。乙醇对大脑的影响因人而异，通常来说，乙醇会抑制神经系统，让人不再感到压抑，变得放松起来。
二、生活中的液体
肥皂的清洁原理是什么？肥皂中的有效成分是硬脂酸盐，是一种“表面活性剂”，它一头是亲油的，另一头是亲水的。如果一群硬脂酸盐遇到一滴油，它们就会把油团团围住，然后齐心协力把油拽到水里去，这样就完成了清洁工作。
无论是洗发水、洗衣液还是沐浴露，其中的有效成分都是表面活性剂。商家为了包装出更丰富的产品，才让化工技术人员研制出有各种不同功效的表面活性剂，比如有漂白功能的，或者能适应低温的。有一种叫做十二烷基硫酸钠的物质，它不但能够有效清洁油脂，还能形成丰富的泡沫。然而，泡沫的多少和清洁能力无关，它的作用纯粹停留在感官层面，让你感觉泡沫多就洗得干净。
灯油为何能往上爬？在电灯普及之前，人们照明用的通常是油灯或者蜡烛。把一根棉线浸在油里，露出一截线头，然后把它点燃，一抹明亮的火焰就产生了。其实，生成火焰的不是棉线，而是从棉线里渗出的油。油能无视重力的存在，沿着棉线往上跑，这种现象叫作“芯吸效应”，这是液体的基本性质，这种性质来源于液体的表面张力。
表面张力和液体的微观结构有关。液体分子可以在液体内自由移动，不断与其他分子建立或者切断联系。液体表面的分子和内部的分子所处的环境不一样，没有完全被其他分子包围。因为受力不平衡，在液体表面就形成了一股力量，这就叫做“表面张力”。这股力量可以支撑一些比较轻的物体，比如漂浮在水面上的树叶，行走在水面上的昆虫。你仔细观察一只装着水的玻璃杯，会发现水面是向下凹的，在玻璃杯的边缘，水好像被拽上去了，这也是因为表面张力。如果把玻璃杯缩小，变成直径不到一毫米的导管，那么水就会被拽着往上跑了，这就是灯油会沿着棉线往上爬的原理。
液晶显示屏的原理是什么？晶体中的分子按一定的规则有序排列，而液体分子是无规则运动的。液晶中的分子结构就介于液体和晶体之间。它们也是动态的、流动的，但是这些分子依次排列，方向保持一致，就好像朝着一个方向游动的鱼群。像晶体一样规则排列的液体，就是“液晶”这个名字的由来。
液晶中的分子之所以能整齐排列，是因为它是一种极性分子，有些区域带着正电荷，有些区域带着负电荷，正负电荷相互吸引。极性分子还赋予了液晶另一个功能，它们可以对外加电场做出反应。通过施加电压，你就可以控制液晶分子移动的方向，这也是液晶屏幕的原理。当你利用电场调节液晶结构的时候，也就控制了通过液晶的光线，黑白屏幕由此诞生了。
那液晶是如何创造颜色呢？在调色盘中，你可以用三原色调制出一切想要的颜色。色光三原色是红光、绿光和蓝光，3种光线均匀发射，就显示为白色。所以，彩色液晶显示器就依据这个原理来调节色彩。在屏幕的“像素点”中，每个像素都有3个彩色的滤光片，可以通过3个基色光——也就是红光、绿光和蓝光，只要调节透过这些滤光片的光线，就可以得到丰富的色彩。
三、自然界中的液体
云是怎么形成的？每一秒钟，都有一些水分子离开湿衣服、水坑、你的身体、湖泊海洋，然后进入空气。最初你看不到任何云的迹象，空气仍然是透明的。随着水分子越来越多，它们会再次凝结为液体。这些小水滴慢慢聚集起来，被上升的气流托向空中，就形成了漂浮在空中的云。不过，在水分子变成小水滴的过程中，还需要一些小颗粒的协助，比如空气中的尘埃，或者工厂烟囱里冒出来的烟，水分子会首先和它们结合，再吸引越来越多的水分子加入。小水滴的中心其实是一些细小的颗粒。这就是为什么当你收集雨水，容器里面通常都会有沉淀物，汽车的挡风玻璃或者房间窗户上的雨水被吹干后，也会留下一些细细的粉末。
海啸来临之前有什么现象？在年的12月26日，泰国普吉岛上的游客遭遇了一场海啸。在这场海啸发生前的几个小时，印度洋中间的地壳破裂，引发了一场9级地震，让海床上升了好几米。于是，大约30立方千米的水被挤了出来，它们横穿海洋，用接近喷气式飞机的速度靠近海岸，当波浪接近岸边时，因为遇到了浅水而开始减速，同时会提升波浪的高度，这种现象叫作“浅水效应”。海滩上的人首先注意到的是海水被吸出了海面，如果他们了解这个现象，大约还有一分钟的逃离时间。
为什么平静的地球会突然发脾气？我们脚下看似坚实的地球，其实并不是特别坚固，它最初是一个由热液体构成的球，经过一亿年的冷却才在外部形成了一层薄薄的岩石地壳，在地球的中心，是一个坚固的金属核心。地核和地壳之间，是一个流动的金属海洋——地幔，厚度有多千米，火山爆发喷出来的熔岩就来源于地幔。它的主要成分是铁和镍。这些流动的液体创造了保护地球的磁场，让我们免遭太阳风和宇宙射线的伤害。
也是这流动的液体，导致地震和火山爆发。因为地壳漂浮在地幔上，地壳不是一个完整的圆球，而是由多个独立的构造板块构成的。所有的构造板块都在移动，当它们挤压到一起时，会默默积聚一股力量，直到板块破裂或者滑动，导致巨大的能量几乎在瞬间释放，这便是地震。这些力量都是由地球的流动性和液体属性产生的。想要在这个星球上繁衍生存下去，我们必须学会与液体共处。
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