奥运圣火为什么能在水下燃烧？

来源:Amadeus发布时间:2021-07-30338浏览

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文章来源：把科学带回家作者：万物

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撰文 | Mirror

奥运圣火为什么能在水下燃烧？

图源：Sochi2014
2000年悉尼奥运会，奥运圣火第一次下水，在大堡礁海水中持续燃烧了3分钟。而在2014年索契冬奥会，火炬更是被送到冰冷的贝尔加湖中传递了5分钟。

2014年索契冬奥会水下火炬传递 | 图源：Sochi2014

都知道水能克火，难道奥运圣火还自带永不熄灭的光环？先不说奥运圣火其实已经灭过好几次，水下燃烧也早已不是什么稀奇事。比如下面这个：

图源：《海绵宝宝》

放错了，应该是这个：

铝热剂在水中燃烧 | 图源：见水印

燃烧的必要条件是可燃物、助燃剂（通常是氧气）和达到着火点的温度。而水灭火靠的是破坏后两个条件，盖住可燃物把氧气隔开了，还把温度降到着火点以下。所以只要补足后两个条件，水下燃烧就不成问题。水下缺少氧气，那就人为制造补充；水下温度低，就用足够剧烈的反应维持高温。

海底火山喷发 | 图源：NOAA

特殊的燃料可以满足这些条件，它们通常混合了多种易燃物，例如镁粉、铝粉等粉末状固体燃料，以及丙烷、丁烷、氢气等压缩气体，再配上充足的制氧剂供氧。
装上这些特制燃料的奥运火炬在水面上点燃后下水，此时剧烈的燃烧反应能使火焰达到2000摄氏度以上的局部高温，喷涌而出的高压炽热气体就像一个无形的保护罩，阻止水流入侵，从而维持燃烧。 海绵宝宝：海鲜火锅可以安排上了！

图源：《海绵宝宝》

自行车尾灯为什么没有灯泡也能亮？

图源：Pixabay
和汽车灯不同，普通自行车尾灯里没有灯泡（少数也有），不需要供电，但是它们在夜晚的马路上依旧明晃晃。自行车尾灯一般不会自己发光，它们就像月亮需要借光发亮。不过，自行车尾灯和交通指示牌的反光原理还不一样。

图源：Pixhere

仔细看尾灯的内部结构，你会发现里面有很多凹凸平面，每个结构单元都由三个相互垂直的镜面组成，不管光线从任何角度射入，反射光线都会平行于入射光线。

角反射器原理 | 图源：Wikipedia

这样一来，其他光源比如汽车灯打在自行车灯上时便会原路折回，而外面的红色或黄色塑料罩子能够让尾灯看起来更醒目，让汽车司机更容易注意到自行车。这种装置叫做角反射器，不仅可以用来反射灯光，还可以反射声波、激光等各种波，在气象、军事、天文等领域都有应用。月球上就安装了角反射器，天文学家可以向它发射激光，根据激光的往返时间来测量地月距离。

月球上的角反射器 | 图源：Wikipedia

为什么有时一觉醒来头发会乱翘？

图源：Pixabay
前一天晚上洗完头吹了个帅气的造型，一觉醒来母鸡见了都想在上面下蛋。更糟糕的是，总有撮头发不管你怎么梳，都倔强地保持着不合群的姿态。细韧的头发丝是由角蛋白层层“套娃”组成的，这些角蛋白分子折叠成特定形态（α-螺旋、β-折叠），并以特定方式连接组合在一起，于是就有了直发、卷发之分，而要换造型就要改变它们原本的折叠、连接方式。

头发结构

对于永久性烫染而言，需要用化学试剂或较高的温度打开连接多肽链的二硫键和离子键，等塑形过后再让它们在固定好的新位置连上。

多肽链间的二硫键 | 图源：Wikipedia

像这样的强连接，日常洗吹是拆不开的，但头发的分子内和分子间还有其他作用力，尤其是氢原子间的氢键，它们虽然弱，但是在头发中到处都是，赋予了头发一定的弹性和可塑性。

水分子间的氢键模型 | 图源：Wikipedia

而水分子中氢原子众多，氢键更是主力军。一旦头发被水打湿，水分子就会改变头发原本的氢键连接方式，混入其中形成新的氢键，头发的形态也随之改变。打湿后的纸或衣服容易变得皱巴巴也是同理。然而，这种靠氢键维持的连接是很脆弱的，压力、温度都能轻易将其破坏。用电吹风吹干或自然风干，头发中的氢键的排布又会改变，至于变成什么样子就看你怎么梳理了。如果不好好梳理，由于头发的记忆性，它会倾向于恢复原本的自然状态，该翘的翘，该卷的卷。如果带着略湿的头发入睡，晚上又在不知不觉中翻来覆去，你的头发被压在枕头上摩擦，机械力和摩擦产生的静电作用就会更大幅度地改变头发的氢键排布。至于那撮怎么也压不下去的头发，大概是它的“二次元天性”得到了释放。