神奇的小蝌蚪科学实验 (神奇的小蝌蚪实验)

对于同一块玻璃,要么坚硬要么脆弱,几乎不存在双重特性。但在这个神奇的世界上,超乎想象的事物也是常有的。有一种玻璃就是个例外,十分特殊,它长得像蝌蚪,要说它脆弱,它却坚硬无比,坚硬到*弹子**撞击过去都能保持完好无缺,破碎的反而是*弹子**;要说它坚硬,它也脆弱不堪,只需用手指轻轻一捏,它就会瞬间爆裂,粉碎于无形之中。这种外形似蝌蚪的神奇玻璃,到底是怎么做到让人大开眼界的?

神奇的“蝌蚪”,被*弹子**击中碎的是*弹子**,手指一捏却瞬间爆裂

17世纪,有一个俗称鲁珀特亲王的英国人,他是当时著名的战士,同时也是一位将军、运动员、科学家以及业余艺术家。他平时喜欢做各种实验和研究,成为自己毕生的爱好。有一次,他将一块玻璃持续加热,直至熔化。紧接着,他让熔化的玻璃在重力作用下自然滴入冰水中,遇冷的玻璃液滴瞬间变成了蝌蚪状的“玻璃泪滴”,一种奇特的玻璃就此问世。由于出自鲁珀特亲王之手,人们称其为“鲁珀特亲王之滴”,又因为它的形状很像人眼中流出的眼泪,它还有一个艺术感十足的名字,叫做“鲁珀特之泪”。

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作为一种在特殊环境下制造出来的水滴形玻璃,鲁珀特之泪具有非常奇妙的物理特性,它的整个外形看起来像一条蝌蚪,有着一颗较大的椭球状头部和一根又细又长的尾巴。自打问世以后,科学家们就对它十分着迷,对它的研究一直没有中断过。鲁珀特之泪的奇妙之处在于,它称得上是世界最坚硬的玻璃,但同时也是最脆弱的玻璃,这种双重特性着实令人不解和好奇,吸引着无数学者的注意。

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鲁珀特之泪的坚硬,硬的是它的头部,连*弹子**都无法将其击碎。有人做过实验,将枪口对准头部射击,距离很近,在高速摄影技术的观测下,在*弹子**巨大的冲击力作用下,鲁珀特之泪的头部完好无损,更让人惊讶的是*弹子**反而被轰得粉碎。将头部放在液压机下面,压力示数迅速升高,但头部就是不碎,直到液压机产生20吨的压力,头部才被击碎。数据显示,鲁珀特之泪的头部至少能承受8吨的压力作用,而实际上能承受比8吨大得多的压力,坚硬程度出乎意料,其本质只是玻璃而已。

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而鲁珀特之泪的脆弱,脆的是它的尾部。只要用两个手指轻轻捏一下它的尾巴,整个鲁珀特之泪就会瞬间爆裂,变得粉碎。爆裂过程是从尾部向头部连贯发生的,此现象叫做“裂纹扩展”,速度高达1450~1900m/s,炸裂时很壮观。

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那么,鲁珀特之泪的这种奇特性质是如何形成的呢?这跟其简单的制造过程有关,原因在于其内部不均衡的压力所致。当熔化的玻璃滴入冰水中时,玻璃表面迅速冷却形成坚硬的外壳,由于时间极短,外壳里面的玻璃仍呈液态。等里面的液态玻璃也遇冷凝结体积缩小时,自然会拉着固态外壳往里收缩,导致表面玻璃受到很大的拉应力。当尾部遭到破坏时,这些残余应力便会迅速释放出来,使裂纹瞬间传遍全身,支离破碎。

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既然鲁珀特之泪头部坚硬,尾部脆弱,那么能不能避开缺陷,制造出一个没有尾巴的鲁珀特之泪呢?这是科学界需要探索的又一个难题。