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        時間之沙

        2010-12-29 00:00:00NiNi編譯
        中國科技教育 2010年12期


          所需材料
          ●1個量杯;
          ●鹽(糖、細(xì)沙或類似的物質(zhì)都可以);
          ●1組人(至少5個人)。
          活動步驟
          1. 裝滿滿一量杯的鹽,把高出量杯的鹽抹平。
          2. 讓參加實驗的人圍成一個圈。
          3. 讓每個人把手圍成杯子的樣子,然后小心地把鹽倒在第一個人的手上。接著,第一個人把手里的鹽都倒在第二個人的手上,一個接一個重復(fù)以上步驟,直到最后一個人把鹽倒回量杯中。
          4. 有多少鹽被倒回了量杯?消失的鹽去哪里了?
          活動概述
          能量是一個相當(dāng)復(fù)雜的概念,有時候聽起來就像一個謎語。所有事物都是由能量組成的,但是當(dāng)你說到你可以裝滿整整一杯能量的時候,聽起來又講不通。最容易理解的就是把能量想象成錢——你可以拿著硬幣和紙幣,但是“錢”只是一種描述某種東西價值的方式。相同的,能量就是宇宙的貨幣,描述的是可以用來改變的潛能。
          在這項實驗中所使用的鹽代表的就是貨幣。當(dāng)它從一個人的手中傳遞到另一個人的手中時,并不是所有的鹽都被傳遞過去了。有一些鹽掉到了地上,還有一些鹽留在了參加實驗的人的手里。最終回到量杯中的鹽并不是全部,所以最開始的時候量杯里的鹽是否是滿的其實并不重要。
          當(dāng)能量被傳遞的時候,它總是會在經(jīng)過的環(huán)境中“丟失”一部分。這種從一種有效的狀態(tài)(就像滿滿一杯鹽)到不是很有效狀態(tài)(就像你手上的鹽)的能量變化過程就被稱為“熵(entropy)”,而且無論你多么小心,還是會出現(xiàn)這種情形。這也就是永動機(jī)不可能被制造成功的主要原因。
          能量并不是簡簡單單地就消失了——熱力學(xué)第二定律說明了能量不能被創(chuàng)造或是消滅。就像鹽一樣,無論是一個電池里的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,或是聲波通過空氣產(chǎn)生振動,這些能量在被傳送的過程中,都有一部分轉(zhuǎn)變成了熱能。
          “熵”通常被描述為在某個特定地點混亂的程度。將它想象成你的臥室,你所有的衣服不是整齊地被收在衣櫥里,而是散亂在房間里的各個角落——地板上,門把手上,還有你的床上。要收拾好這些衣服需要花點功夫,但是過了一段時間你還是沒有收拾一下它們的話,你的房間就會越來越亂,也就是說,混亂狀態(tài)會逐漸升級。
          活動應(yīng)用
          我們在地球上使用的幾乎所有能量都來自于太陽中的核反應(yīng),或是我們從地下挖出來的反應(yīng)物質(zhì)中產(chǎn)生的核反應(yīng)。化石燃料形成于有機(jī)物質(zhì),例如上百萬年前的太陽輻射。甚至風(fēng)也是由于陽光加熱大氣層而形成的。能量并不是在驅(qū)動你的汽車或是電視機(jī)后立刻就消失了。它最終會像紅外線一樣作為低能級輻射消失于宇宙中。
          由于這條定律,整個宇宙的總體熵都在緩慢增長,就像你臟亂的房間,或是灑在外面的鹽。經(jīng)過上萬億年后,大多數(shù)物質(zhì)會漸漸變成低能級輻射并在宇宙中波動,不能成為例如行星或星系之類的東西。黑洞最終會消失。這就被稱為宇宙的“熱死亡”。這是一個奇怪的名字,因為宇宙的溫度只比絕對零度高一點點。
          但是你不要感到害怕。行星還是會持續(xù)燃燒一段時間。如果要描述宇宙緩慢死亡的年限,那么我想寫一個“1”,后面再跟200個零。到現(xiàn)在為止,我們的宇宙僅僅存在了140億年。KJ
         ?。∟iNi編譯)

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