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酷炫动图：物理篇

　　继化学和数学（1、2）之后，我们迎来了物理动图。实际上有些跨界反应很难明确地归给物理或者化学，姑且这样命名好了。

　　警告：图多杀猫，如果你在使用 3G 上网，请立刻关闭此页面！预计流量消耗至少为 20MB。

　　射线与云

酷炫动图：物理篇

　　原理：这是一个威尔逊云室，其中漂浮着过饱和的蒸汽。当带电粒子（α或者β粒子）经过时，会产生凝集核，使得蒸汽冷凝形成雾气。如果给它加上磁场，根据粒子偏转情况还可以判断其电荷/质量比和正负。正电子、M子和K介子的发现都是拜它所赐。上世纪 50 年代后逐渐被气泡室取代。

　　注入的气体是氡 220，它不稳定，半衰期约 55.6 秒，会很快衰变成钋 216，然后再衰变成稳定的铅 212，过程中先后释放出两个α粒子。所以你会看到很多的“V”字型痕迹。

　　花絮：查尔斯·威尔逊因云室获得 1927 年诺贝尔奖。继他之后发明气泡室的唐纳德·格莱瑟则获得了 1960 年的诺贝尔奖。

　　录制者：Periodic Videos

　　危险：中高。放射性同位素请小心对待。

　　丰饶之杯

酷炫动图：物理篇

　　原理：聚丙烯酸钠是高吸水性高分子的一种，能够和大量水分子形成相对稳定的氢键从而实现吸水效果，在蒸馏水里可以吸收 500 倍自重的水分子，但溶液中离子会严重影响效果。所以请尽量不要用较硬的自来水或者矿泉水做这个实验。

　　花絮：由于它的吸水性极强，很多尿不湿的成分里有它。此外它还是很多人造雪的原料。

　　录制者：profbunsen

　　危险：很低，别吃下去就好。大部分物理实验还是比化学实验安全的。

　　化勺水

酷炫动图：物理篇

　　原理：网上一些传言会宣称这是神奇的热水，能融化勺子却不伤手……那么为啥这杯水没有蒸汽腾腾呢？其实水是普通的水，做手脚的是勺子。镓单质熔点只有 29.76 摄氏度，放在手心都可以融化，离开手之后又能重新凝固。但不推荐赤手接触，原因见下。

　　花絮：这种低熔点特性还有一个用途，那就是做温度计。由于传统水银温度计的水银有毒，打破可能带来风险，有些国家已经禁用了医用水银温度计而用一种镓铟锡合金代替，它的熔点约-19 摄氏度。

　　但是镓和水银不同，镓能浸润皮肤和玻璃，难以清洗干净，留下灰色的污渍斑。为了防止浸润，这种温度计的内表面不是干净的玻璃，而是镀了一层很薄的镓氧化物。

　　录制者：Gallium0031

　　危险：低。镓单质一般认为是无毒的，但是有些研究认为皮肤接触可能导致皮肤炎。勿让镓接触金属物品，镓对很多金属都有极强的腐蚀性。此外，请勿用它来搞恶作剧，因为不知情者把勺子丢进茶杯后可能一仰头把镓喝进肚子里。

　　羽落术

酷炫动图：物理篇

　　原理：这里使用了一块钕磁铁和一只粗铜管。当磁铁从铜管中落下时，磁感线切割导体，在铜管中生成感生电流；这个电流反过来产生磁场作用在磁铁上，产生斥力阻碍它下落。

　　管子必须导电性良好，但不能是铁管。铁自身的铁磁性会干扰这一现象。

　　花絮：还记得高中的楞次定律讲的“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”吗？这就是了。

酷炫动图：物理篇

　　录制者：Канал пользователя HedgehogTH

　　危险：很低……但是为了较好效果，铜管和磁铁都需要很大很重，不要砸到脚。另外钕磁铁是非常强力的磁铁，不要让它靠近电子产品，也不要靠近铁制品——它可能会把铁器吸过来，弄伤你的手指。

　　熔金

酷炫动图：物理篇

　　原理：这是一个双重现象，电磁感应加热和电磁悬浮。

　　电磁感应加热，是利用电磁感应现象，把金属放在快速变化的磁场中，从而在金属中产生涡电流。电流流经金属自己的电阻而发热，最终将金属熔化。

　　在这里，快速变化的电场，本身就是通过把交变电流通过粗大铜线圈而获得的。使用的电流功率为 1.6 千瓦，频率为 204kHz。这枚铝块重 2.6g，可以加热到 1200℃，熔化是足够了。

　　至于电磁悬浮，和上一张图原理类似，只不过现在我们有外源的电磁铁，所以可以让它一直悬浮下去。同样，铁器因为自身铁磁性的干扰所以不能做这个实验。铝和铜是最适合的材料。注意磁悬浮这现象本身不需要超导体，虽然如果有超导材料会省很多电。

　　注意，这张动图经过剪辑，完整视频请看下面的链接。

　　花絮：这个现象不光是为了好玩，由于它使得小块金属在不接触任何加热元件的情况下就可以零污染熔化，所以在工业上也有用途。

　　录制者：TheServk

　　危险：中。需要一定电工基础，灼热金属也可能导致严重烫伤。

　　魔术沙

酷炫动图：物理篇

　　原理：将沙子表面涂上疏水物质，放入水中就是这个效果。现在常见的魔术沙是沙子和三甲基硅醇反应的产物，硅醇基和沙子反应后剩下的甲基包在外面形成疏水层，所以进水之后它就会结成块以降低接触水的表面积。但是水不会粘在上面，所以拿出来之后立刻就还原成干的粉末了。

　　魔术沙的颜色是人为添加的颜料，但是入水之后都是银色。这是因为它憎水，表面带了一层气泡。

　　花絮：魔术沙刚发明时曾经考虑过用它处理原油泄漏，因为它和油混合后能帮助油沉入水底，不会杀死水鸟，但实践中所需沙子太多，成本不划算，最终没有投入使用。

　　此外，魔术沙最早可能是印度魔术师发明的，不过当初是沙子和热蜡混在一起。

　　录制者：SpanglerScienceTV

　　危险：很低，除非你想自己合成魔术沙甚至三甲基硅醇……

　　艾尔莎的魔法

酷炫动图：物理篇

　　原理：看起来很恐怖，其实不是真的冰，只是醋酸钠过饱和溶液而已。过饱和溶液是溶质超出溶解度上限的不稳定状态，稍加扰动就会大量析出沉淀。

　　如果把三水合醋酸钠晶体加热到熔点（约 58 摄氏度），晶体会一边熔化、一边释放出结合的水，然后熔化的醋酸钠又会溶化在释放出来的水里，成为很浓的溶液。将这些溶液冷却到室温下也不会析出，而是变成过饱和溶液。现在如果伸手进去形成凝结核，溶质会立刻重新结晶为三水合醋酸钠晶体，这一过程带走的水又促进了进一步结晶，很快整瓶都会完全变回一开始的样子——一堆白色晶体，没有一点游离水。

　　花絮：结晶的过程会放热，所以它可以用来作为暖宝宝。和别的依赖化学反应的暖宝宝不同，这一种是可逆的——用完之后把它丢回沸水中煮几分钟就好了。可惜这种没法持久放热。

　　录制者：NurdRage

　　危险：很低。醋酸钠无毒且便宜，但是如果量和反应速度控制不当，伸手进去有可能会烫着。

　　番外：错误的物理学实验方法一则

酷炫动图：物理篇
图片来源：《君臣人子小命呜呼》

　　隐形球

酷炫动图：物理篇

　　原理：让球隐身的关键在于相似的折射率。这里的小球是高吸水性材料，它们的吸水性实在太强，以至于吸满水时的折射率已经和纯水没有多大差别，因此当浸入水中时，它们自然就与背景融为一体了。

　　花絮：事实上，只要调配一种折射率合适的液体，用同样的方法也可以让玻璃棒消失不见。植物油+婴儿油就是一种可行的方案^[1]。

酷炫动图：物理篇
图片来自：http://gr5.org/index_of_refraction/

　　录制者：IncredibleScience

　　危险：很低。这些高吸水性材料广泛地应用在生活用品中，只要避免误食、误吸，就不会有什么危险。

　　锡疫

酷炫动图：物理篇

　　原理：你有没有听过一个“锡纽扣在严寒中变成粉末”的故事？这张动图呈现的就是这个过程。随着温度的降低，银白色的金属锡会逐渐转化成另外一种同素异形体——不具有金属特性的灰锡粉末。这个过程也被叫做“锡疫”。

　　花絮：在锡中加入锑或铋可以抑制灰锡的产生。

　　录制者：wwwperiodictableru

　　危险：很低。（不过，把锡器冻成粉末还是挺浪费的……可以留着化蜡扦嘛~）

　　浸不湿的海绵

酷炫动图：物理篇

　　原理：海绵吸水的过程是毛细现象，这种现象只有在海绵材料与液体之间的附着力足够强时才能发生。而这种海绵材料与金属汞的亲和性很低，它们无法彼此浸润，液体汞很难附着在海绵的小孔当中，因此它也就不会将海绵“浸湿”了。

　　花絮：沾不上水的魔术沙也是一种原理类似的表面现象。

　　录制者：TAOFLEDERMAUS

　　危险：中高。吸入汞蒸气可造成中毒，需要在通风厨中小心操作。

　　水转印

酷炫动图：物理篇

　　原理：水转印是一种通过水将平面印刷的图文转印至不同材质物体表面的技术。进行这种转印时会首先在塑料薄膜上印刷图案，然后将薄膜平铺在水面上，喷洒活化剂溶解破坏薄膜，再把需要转印的物体慢慢压入水中，这样图案就会贴在物体表面了。

　　花絮：很多纹身贴纸也可以看作一种水转印。另外，你还可以自己在家做个水转印美甲。

　　录制者：elpasopowdercoating.com

　　危险：低。活化剂成分为有机溶剂，易燃，吸入可能带来不适，喷洒时应注意防护。

　　过冷水冰沙

酷炫动图：物理篇

　　原理：结晶过程需要一些凝结核的引发，当纯净的水放在光滑洁净的容器中冷冻时，由于凝结核的缺乏，可以在低于凝固点之后依然保持液态，形成过冷水。而当过冷水受到扰动、凝结核引入之后，结晶就会迅速发生。

　　花絮：事实上，人工降雨的关键就是往“过冷云”里加点凝结核。

　　录制者：bob0rama

　　危险：很低。居家物理实验好选择，记得要用纯净水。

　　水立方

酷炫动图：物理篇

　　原理：这张图来自一个超疏水涂层材料的宣传短片。这块板的四周涂有超疏水涂层，在中间没有涂层的部分，材料与水的亲和性比较好，水可以铺展开来。而在有涂层的部分，材料与水彼此亲和性很差，因此旁边的水就呈现出向内回缩的趋势，减少与疏水涂层的接触。

　　花絮：如果想试试接地气的简易疏水涂层，洗洁精是个不错的选择，它可以帮你防止镜子起雾。

　　录制者：ultratechvideo

　　危险：很低。

　　肥皂泡风暴

酷炫动图：物理篇

　　原理：该图片来自一项研究^[2]，在实验中，半圆形的肥皂泡膜底部会被加热，在热量的作用下液膜产生强对流，进而生成了漩涡，科学家们用高达每秒 500 帧的拍摄记录下了这一过程。这些肥皂泡漩涡的运动模式与大气中的气旋（例如飓风）有相似之处，因此，科学家们希望通过观察它们来帮助建立计算大气流动的模型。

　　花絮：事实上，木星的大红斑也是一个巨大的气旋。

　　录制者：Hamid Kellay et al.

　　危险：很低。（是的，本期除了一个例外，剩下的基本人畜无害。）

　　（编辑：Ent）