为什么矿物颜料色彩缤纷?为什么火车没有“火”?龟为什么长寿?| 为什么

政务   2024-10-12 13:51   上海  
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为什么矿物颜料色彩缤纷?


中国古代绘画中,比如享誉世界的敦煌壁画,古人常用矿物作为颜料,如赤铁矿(红色)、辰砂(红色)、针铁矿(黄色)、孔雀石(绿色)、铜蓝(蓝色)、石墨(黑色)等都是常用的颜料。

当一束可见光照射到矿物表面,有部分光被反射,部分光被吸收。如果矿物是透明的并且不太厚,有部分光就可以透射矿物。矿物把不同波长的可见光全部吸收时呈现黑色,对不同波长的可见光均匀吸收时呈现不同程度的灰色,基本上不吸收任何可见光时则呈现无色或白色。而如果有选择地吸收了特定波长的可见光,则呈现吸收色光的互补色,表现为彩色。

为什么有些矿物会选择性地吸收特定波长的可见光呢?主要有三种机制:一是有些矿物含有一类叫过渡金属的元素,如铁、锰、钛、钒、铬、铜、铅、锌、钴、镍等。这些元素的原子能够吸收不同波长的光,从而使矿物呈现不同的颜色。例如,红宝石鲜艳的红色是因为晶体中含有三价铬离子,翡翠呈现鲜艳的绿色也是因为晶体中含有三价铬离子。都是三价铬离子:表现出的颜色却不同:是因为矿物的结构对离子呈色也有一定影响。另一种原因是在矿物的品体结构中,相邻离子间的电子能够发生转移,伴随着电子转移有很强烈的可见光吸收。如蓝宝石,电子在二价铁离子与钛离子之间转移,同时选择性地吸收了特定波长的可见光。另外,一些矿物在晶体结构中存在结构缺陷,没有离子占据的空位会选择性地吸收特定波长的可见光。萤石经常呈现绿色或者紫色就是这个原因。

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为什么火车没有“火”?



当你看到熟悉的火车时,有没有想过一个问题:火车又没有火,为什么叫它“火车”呢?


其实,早期的火车是有“火”的,那就是我们在影视剧中看到的嘟嘟冒烟的蒸汽机车它通过煤炭燃烧来产生动力,开动时,车头的烟囱喷出滚滚浓烟,牵引着长长的列车向前飞驶,发出轰隆曰响,壮观而慑人心魄。那么,为什么现在我们在铁路上看不到这种蒸汽机车了呢?


蒸汽机车是以蒸汽机为原动力的机车,由锅炉、汽机、车架、走行部、煤水车等部分构成。煤在锅炉中燃烧,把水变成蒸汽,蒸汽进入锅炉下面两侧的气缸,推动气缸的活塞,带动摇杆再带动车轮转动。蒸汽机车发明于19世纪初期从19世纪到20世纪初,它基本上是唯一的列车动力源,在全世界近百万千米铁路上广泛使用1876年,中国也引入了蒸汽机车(上海吴淞铁路),在其后近百年的时间内,它是中国铁路的主要牵引动力。


1881年,德国人发明了电力机车。1912年内燃机车也在德国出现。后来,随着这两类机车技术性能不断提升,成本不断下降。相比之下蒸汽机车“脏”、“噪”、“低”、“小”的缺点显得越来越突出了。由于这些缺点,蒸汽机车逐渐退出了铁路被内燃机车和电力机车所取代。20世纪80年代中期,中国内燃机车、电力机车的制造技术日趋成熟。鉴于蒸汽机车的缺点,当时的铁道部决定逐步淘汰蒸汽机车。2005年12月10日,中国最后一台蒸汽机车从铁路干线上退役。


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龟为什么长寿?




很多人喜欢把龟当作宠物,不仅是因为龟的饲养比较容易,它平时活动少,比较安静,更因为龟的寿命长,主人一般不用承受宠物死亡时的痛苦。那么,龟为什么会长寿呢?科学家们从龟的身体结构、生理功能、生活习性等方面给出了答案。


从身体结构来看,龟有一副坚硬的甲壳,很好地保护了身体的各个部分,既能避免身体受到外界的伤害,也能减少水分的散失。从生理功能和生活习性来看,龟非常嗜睡,大多数要冬眠:有的还要夏眠,一年的睡觉时间要占6个月左右虽然龟在休眠的时候看上去死气沉沉的,但它可以利用这段时间躲过那些不利的环境。龟的行动缓慢,一小时最多只能爬100多米,因此体力消耗非常少。龟又是冷血动物,它们可以把体温保持在很低的水平上,新陈代谢的降低减少了能量消耗。另外,龟还是有名的“好脾气”,它们性情温和,常常持“惹不起,躲得起”的态度,表现出一副与世无争的样子。根据心理学家的分析处世平和的人压力小,寿命也长。


一些科学家还从细胞学、解剖学、生理学等多方面研究了龟长寿的秘密。他们发现,龟的正常细胞中存在着一个掌管细胞分裂的“时钟”,它具有限制细胞繁殖代数及其生存年限的功能。比如人的胚肺纤维细胞,在体外培养到50代时,就很难再分裂下去了,而乌龟的细胞则可以培养约110代之多。这说明细胞繁殖代数的多少与动物的寿命长短也有密切的关系。动物解剖学家还检查了龟的心脏功能,发现龟的心脏取出之后,竟然还能够继续跳动 24 小时之久。这表明龟的心脏功能较强,为肌体的血液流动提供了很好的动力。从整体上来说,龟的长寿,同它们具有耐饥耐旱的生理功能,新陈代谢较低以及缓慢而有规律的生活习性有密切关系。龟是一种可以被用来研究长寿的极好的动物模型。因此揭开龟长寿的奥秘,对研究人类的健康长寿将有很大的启示。




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整理:四月

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