男子裸手取1200度烤的瓦块,一点事儿没有,这是什么超能力?

百科   科学   2024-10-30 06:00   浙江  
撰文 | 苏澄宇

在一个视频中,一个男人徒手拿起一块刚烤的红彤彤立方体,表情看起来很轻松。真的假的?

图源:youtube

首先得说明的是,这个视频拍摄于肯尼迪航天中心的科普演示,视频不是假的,也不是什么魔术。

只是这个人手里的材料并不普通:LI-900隔热瓦。它是什么东西?

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在20世纪70年代初期,NASA开始寻找合适的材料来用于航天飞机的隔热瓦,以应对重返大气层时的极端热环境。该材料需要具备良好的隔热性能,同时必须非常轻便,以减轻航天器的总重量。


模拟航天飞机在再入大气层时外部温度升至超过 1500°C 的过程 图源:Wikipedia

最终,工程师们选择了二氧化硅 (SiO₂) 作为基础材料。经过大量实验,开发出了一种由高纯度二氧化硅纤维制成的材料,称为 LI-900。该材料的纤维直径非常小,约1-3微米(大约为人类头发直径的1/25),而且94%的体积是空气,密度为 0.144 g/cm³,它的轻质就像泡沫塑料一样。

LI-900 材料 图源:网络

另外,LI-900 的导热系数为 0.048-0.068 W/(m·K),这意味着它的隔热性能非常优越,热量在其中传递非常缓慢。可以把它想象成冬天里的羽绒服,尽管外面很冷,但内层的温暖很难通过羽绒传递到外面,保持温暖。

而它的比热容为 628 J/(kg·K),这个值表示它只会吸收少量热量。这类似于薄的铁锅加热后不会保持很长时间的温度,LI-900 也可以在加热后快速释放热量,从而在短时间内接触时不会感觉到极高的温度。

这些特点使得它具有极低的热导率和非常高的隔热性能。

视频中,LI-900立方体在1200度工业炉烘烤红温后,由于它的导热系数极低,热量在材料中的传递非常缓慢,因此高温主要集中在表面。

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如果你注意看,你会发现这个男子是在取出后静置了几秒钟才去摸的。

静置几秒钟后,LI-900表面的热量能够通过自然对流和辐射迅速散发,尤其是在边缘和角处,这些位置散热效率最高。这样即便立方体整体的温度非常高,表面温度也会在短时间内有所降低,减少烫伤的风险。

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而且,你会发现他手持的部位位于立方体边角。边角部分之所以特别适合触碰,是因为边角相对较大的表面积使热量容易散发出去,且它与空气的接触面较大,散热速度也快。

这些特性使得LI-900成为航天飞机的理想隔热材料,能够在重返地球大气层时有效隔绝外界的高温,保护航天器不受损坏。

但LI-900并不是没有缺点。LI-900 瓦片非常轻且多孔,但也因此非常脆弱。它们容易受到外力影响,比如在地面操作中碰撞或者微小的撞击。这导致瓦片在航天器发射、着陆及处理过程中的损坏频率较高。由于它们主要由高纯度的二氧化硅纤维构成,内部气孔的设计虽然有效隔热,但使得瓦片在机械应力下容易破裂和剥落。

2003年,哥伦比亚号在重返大气层的过程中解体,导致机上7名宇航员全部遇难。灾难发生的原因是,在航天飞机发射过程中,外部燃料箱上的一块泡沫绝缘材料脱落,撞击了左翼的隔热瓦,造成瓦片损坏。由于受损,LI-900 瓦片无法有效隔热,导致航天飞机在重返地球时热量侵入翼结构,最终使航天器解体。

LI-900是第一代隔热瓦材料,之后的发展包括LI-2200和FRCI-12等更高密度和强度的材料。例如,FRCI-12瓦片不仅增强了耐热性,还具有更高的抗冲击能力,适用于需要更高强度保护的航天器部位。

给一块隔热瓦加热,另一侧完全不用担心被烫 图源:youtube

AETB-8和AETB-12是经过铝增强的隔热材料,比LI-900瓦更轻,隔热性能也更好,能应对更极端的温度变化,同时在保护性能和机械强度方面有所平衡。


图源:giphy

烈酒中的酒精含量通常在 40% 以上,这种高浓度的酒精会刺激口腔和喉咙中的黏膜,导致它们脱水,激活神经末梢,产生灼热感。此外,酒精还会刺激一种叫做 TRPV1 的痛觉受体,这种受体通常在遇到高温或辣椒时被激活,从而产生烧灼的感觉。因此,即使烈酒是冷的,喝下去也可能感到灼烧。

烈酒的挥发性也会加剧这种感受。酒精在口腔和喉咙温度下迅速蒸发,带来刺激,让灼烧感更明显。烈酒中的其他成分,如杂醇油和各种香味分子,也可能进一步增强这种刺激。


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对于需要高度集中和创造力的任务,轻柔的背景音乐往往是一个不错的选择。例如,古典音乐、环境音或无歌词的钢琴曲可以帮助人们保持专注,同时减少外界噪音的干扰。莫扎特的音乐,尤其是“莫扎特效应”,被认为可以激发创造力和提高专注力,因为它的旋律结构既丰富又不太复杂,让人保持放松而又不至于分心。

如果工作内容相对单调或者重复性较高,节奏轻快的音乐可以帮助保持心情愉快,防止无聊感的产生。流行音乐或有节奏感的电子音乐常常是不错的选择,这些音乐能够通过轻快的节奏和富有活力的旋律,让人在简单任务中保持积极的状态。

然而,带有歌词的音乐在某些情况下可能会分散注意力,尤其是在阅读、写作或者进行复杂思考时。因此,建议在需要深度思考的情况下选择无歌词的曲目,以减少干扰。此外,自然声,例如雨声、鸟鸣或海浪声等,也被证明可以有效提高专注度和舒缓情绪。



封面来源:网络
参考资料:
https://www.researchgate.net/figure/The-silicon-oxide-structure-of-Li-900-FM_fig2_267582266
https://www.yhclgy.com/yhclgy/article/html/246271


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