液体金属

著名的滴沥青实验,从1927年至今还

发布时间:2023/4/21 17:28:44   
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年,帕内尔教授准备好一块沥青,放在密封的漏斗里,加热以后将漏斗密封起来。3年之后,带着学生打开漏斗时,他们脸上的肌肉在跳动,帕内尔立刻用铁棒将实验室的门关上。

在大家的印象里,沥青是固体,在常温条件下可以敲碎,否则也不能铺在高速路上,符合大多数人的认知。不过也有人不这么认为,澳大利亚昆士兰大学的物理学家帕内尔,他就认为沥青是液体,并且想通过实验,向学生证实自己的想法。

帕内尔教授是第一个做“滴沥青”实验的人

帕内尔是一名大学教授,有着很高的学识,他觉得固体形状不会发生改变,但是沥青就不一样,放在容器里面,会随着容器的形状发生改变,也就会流动,为此他设计了一个漏斗实验。

时间回到年,帕内尔开始着手准备“滴沥青”实验,弄好工具以后,将一块沥青放进漏斗里面,下面放着烧杯,用来接住滴下来的沥青。

漏斗是密封的状态,他将沥青加热融化以后,用玻璃罩将漏斗盖了起来,让沥青再慢慢凝固。

终于熬了三年,帕内尔见证实验奇迹的时刻到了,这一天,他带着自己的学生来到实验室,让大家看着沥青从漏斗里滴下来。

走进实验室以后,学生们的心情很紧张,这关系到教授的名誉,万一实验失败,将会是不小的打击。

当玻璃罩子拿下来时,漏斗里的沥青纹丝不动,学生们感到很诧异,脸上的肌肉也在跳动,不知道哪里出了问题。

就在这时,帕内尔拿起身边一根做实验的铁棒,马上将实验室的门给带上,他觉得外面的气温较低,空气进入里面会降温,影响实验。

尽管将门关上,还是没有看到沥青滴落的瞬间,帕内尔感到很失望,三年时间就这样白白浪费了。

科学实验并不是一帆风顺,也要经历各种挫折,帕内尔并没有放弃,后来通过计算,漏斗里的沥青,至少需要十年才会滴下一滴。

帕内尔年事已高,在有生之年,漏斗里的沥青终于滴了3滴下来,但还是错过了滴落的瞬间,没有记录下来。直到去世以后,对他来说也是一种遗憾,不过这个实验并没有结束,又有其他人接替帕内尔来做实验。

“滴沥青”实验是一个复杂漫长的过程,经历了几代人,实验也没有完成

可能有的人会认为,沥青在正常的室温下,没有达到软化的温度,怎么可能从漏斗里滴出来,只有加热融化变成液体才能滴下来。

其实这个想法并不完全正确,从科学的角度来说,沥青的粘性很高,即使在常温下,保持固体状态,它也可以缓慢地流动,只是不容易被人察觉。

当初帕内尔要做这个实验,就是想证明,沥青并不是我们所看到的表象那样,它是液体,但看上去像固体,也可以自由滴落。

一滴沥青掉落下来,需要10年的时间,即使做实验的科学家,也没有这个耐心,人们甚至都已经遗忘了这个实验。

从年这个实验开始,一直到今天还没有结束,中间经历了哪些过程,是否有记录到沥青掉落呢?

年,第一滴沥青滴落,那个时候还是帕内尔主导实验,他在世时,一共滴了3次,可惜都没有记录下这精彩的瞬间。

帕内尔去世以后,同样来自昆士兰大学的教授梅因斯通接手这个实验,那时他还很年轻,接手的第二年,漏斗里的第四滴沥青已经摇摇欲坠,随时有可能滴下来,梅因斯通整天都守在实验室,希望能亲眼见证这个神奇的时刻。

由于梅因斯通那时刚结婚,妻子拉着他去度蜜月,沥青又没有那么快滴下来,只好收拾行李去旅行,可是等他回来的时候,沥青已经落在了下面的烧杯里。

梅因斯通于年7月去世,期间就有5滴沥青滴落,可是每次都由于各种原因,都错过了滴落的精彩时刻。

后来怀特成为这个实验的第三代人,这时已经有了先进的科技设备,实验过程也没有那么辛苦,据专家推算,用于实验的沥青全部滴完,大概需要年的时间,这也打破了吉尼斯纪录,成为全球最无聊最漫长的实验。

以沥青的特性来看,想要在常温下自然滴落并没有那么容易

沥青,从字面上来理解,就是渗出的青色液体,它是从天然沥青矿石中提炼出来的一种物质,看上去黑色中带有青绿色。

肉眼看上去,就是黑色黏性的一团硬物,遇到高温还会融化,里面包含多种高分子物质,主要是由碳氢化合物和非金属衍生物组成。

沥青的外表看上去坚硬,可以用来铺路,那只是它的表面特征,从化学性质来看,沥青实际上是一种高粘度的有机液体。

现在建设公路用的沥青,并非天然沥青,而是地下开采出来的石油,将有用的成分提炼出来,剩下的废料和残渣,经过加工,形成一种粘性较强的液体。

几十年以来,很多科学家都在研究沥青的性质,用蒸馏法或吸附法,将沥青中所有的物质都分离出来,来观察它们的特性。

沥青之所以有粘性,那是里面含有油分和胶质,生活中见得最多的沥青,都是胶质的形式存在。也就是以沥青质分子结构为中心,将颗粒较小的杂质吸附在一起组成团,散布在周围。

可能胶质这个词大家还不太明白,实际上它就是一种树脂,密度不大,在沥青所有成分中占了15%~30%,它的分子结构是由稠环芳香族和杂原子组成,能形成较强的黏附性,保持稳定的状态。

沥青在常温状态下是固体,遇到高温会慢慢融化成液体,每种沥青耐受的温度也不同。

低温沥青,也称为软沥青,介于石油和地沥青之间,大多是天然产物,软化的温度为35℃~75℃,一般到了夏天季节就会融化,经过加工处理以后,常用于工业粘合剂,建筑材料,公路建设等行业。

高温沥青也就是硬沥青,软化温度为95℃~℃,根据需求,还提炼出一种能耐℃的超级沥青,具有耐酸耐碱高强性的优势,国内修建的“郑民高速”用的就是这种超级沥青。

从沥青的特性就可以看出,虽然是液体,但在常温下还是以固体的形式存在,只有达到它的软化温度,里面的物质充分溶解以后,才能改变性状,成为液体。

“滴沥青”实验为何会持续这么长的时间

一般来说,液体状态下的物质,流动的速度也就更快,比如说冬天下的雪,路面被覆盖以后,需要人工去清除,当温度升高以后,雪融化变成液体,就可以往下游流走。

沥青也是同样的道理,在常温下是固态的状态,虽说可以流动,但速度极其缓慢,试想一下,10年才滴落一滴,整块沥青全部滴落,需要花费很长时间。

关于沥青是固体还是液体,是个争议性的话题,虽然科学证实沥青就是液体,但很多人还是愿意相信是固体。

要判断某种是否为液体,最简单的方法就是用流动性来区分,这也是做“滴沥青”实验的初衷。

由于物质内部的成分和结构不同,产生的流动性也没有那么明显,必须要通过微观的手段才可以发现。

物质是由微观粒子组成,也就是我们常说的分子和原子,若是固体,它们间隔的距离较小,并规则排列在一起,可以相互作用,微观粒子也不会产生强烈的活动。

液体则相反,微观粒子排列不规则,彼此距离也隔得远,很容易受到周围因素的影响,而发生不规则的运动,很难回到原有的位置,排列打乱以后,就表现出流动的特性。

沥青含有单质碳和高级脂肪烃,没有固定的分子结构,虽然从外观看上去像固体,但是微粒子活动性不强,流动的特性并不明显。

表面是固体,但具有很强的粘性,差不多是蜂蜜的0倍,沥青的粘度也分成等级,新鲜的沥青粘度为60℃,会随着温度的高低发生变化。

正是因为沥青的特殊分子结构,再加上较强的粘性,在常温下想让它自由滴落,过程也就变得漫长,“滴沥青”实验需要两个世纪才能完成并不夸张。

写在最后

自然界的伟大之处,正是有这些不可预测的可能性发生,科学家花费大量时间来研究沥青,就会为了以后能更好利用这种材料,为人类造福,虽然过程艰辛漫长,取到实验结果也值得。

任何事物不能只看表面,只有弄清背后的真相,保持一颗探索真理的决心,科技才会进步。



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