而人之所以能够在水中上下浮动,是由于人体的密度和水差不多,约在1.02g/cm^3,这样只要稍微手脚划动,就能够上浮和下沉。理论上,人在水中只要保持平静不动,就可以将口鼻浮在水面保持呼吸,但未经良好训练很难做到这一点。
浮力为啥可以检验物质纯度传说阿基米德的浮力定理就是在一次被逼的实验中找到的。阿基米德是古希腊最伟大的哲学家、数学家、物理学家,甚至被誉为百科式的科学家,也就是几乎什么都懂,什么都难不倒他。
一次,国王要求工匠给自己打造了一顶纯金王冠,做好后国王怀疑工匠私吞了黄金,这样王冠就并非纯金。但称一下重量又与工匠领走的黄金相同,因此如何断定工匠是掺了假,难倒了所有大臣和国王。
于是国王招来被人誉为万能的阿基米德,要求他解决这个问题,否则就要受到处罚。阿基米德一时也没有办法,朝思暮想,有一天他洗澡时进入澡盆,看到盆里的水溢了出来,由此欣喜若狂,衣服都没穿就大叫着“找到了!找到了!”跑了出去。
他在实验室做了试验后来到皇宫,在国王面前摆上了两盆装满的水,然后他将王冠和一块同样重量的纯金分别放入两个盆中,盆里的水溢了出来,他把两盆溢出的水都小心收集起来,进行称重,发现放王冠的水盆要比放纯金的水盆溢出的水更多,由此断定王冠里面掺了假。
为什么会这样呢?这是因为黄金的密度为19.32,其他更便宜的银、铜、铅都比黄金密度小,因此同样重量做出来的东西体积就更大,当然溢出的水就更多了。而比黄金密度更大的铂、铱等金属则更稀有,比黄金更贵,当然工匠不会傻到倒贴,因此要造假,只能用密度更小的金属了。
国王处罚了工匠,减少了国库损失。但这些与阿基米德的实验意义根本无法类比,因为正是阿基米德从中发现了浮力定律,物体在液体中所获得的浮力,等于其排出液体的重量。这个定律对人类文明的引领作用是一顶王冠无法比拟的。
阿基米德的大脑就是与常人不一样,这位生存在2200多年前的大师,洗个澡都能洗出万古不朽的定律,而常人洗一生的澡,除了洗出一堆肥皂泡和污垢,什么也洗不出。
由于物质都有既定的密度,所谓密度就是质量和体积之比,因此我们利用浮力原理,就能够计量出物质的纯度。前提是量具和观测刻度够精密。将物体放入装有水的量杯中,就可以通过排水量得到某种物质的密度或纯度。通过密度表得知这种物质是什么物质,以及纯度如何。
如1克黄金的排水量只有0.0518毫升;1克白银的排水量有0.0952毫升;1克铜的排水量有0.1124毫升,1克铅的排水量有0.0885毫升等等。
通过排水量是否符合这些物质的密度,就可以得到这些物质纯度有多大。不过,现在测量这些物质纯度的方法有很多,测量物体体积的方法也有很多,这种古老笨拙的方法极少使用了。
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