西游漫话:
常言道“水火无情”,平日里腾云驾雾、上天入地的猴哥,面对来势汹汹的大火,也要捏着避火诀才不会被大火烧焦。《西游记》第四十一回猴哥大战红孩儿时,面对小不点儿般的红孩儿,有些轻敌的猴哥没有防备红孩儿鼻子里面喷出的三昧真火,差点被猛烈的烟火熏死。原来猴哥不怕火,只怕烟,当年大闹天宫时被太上老君放在八卦炉中炼过一番,他幸在那巽位安身而不曾烧坏,只是风搅得烟来把他吹成一双火眼金睛,故至今只是怕烟。
西游论道1:人能承受高温烘烤吗?
人体正常体温为36~37℃,19世纪英国物理学家布拉格顿和钦特里,为了体验人体耐高温极限,两人钻进烤面包的炉子里面,炉内干燥温度达到160℃。两个人在里面待了3个小时安然无恙,没有烫伤和烤焦。原来他们站在绝热性能很好的垫板上,身体没有接触炉壁,仅是待在干燥的热空气里面。如果把滚烫的开水滴到皮肤上,尽管水的温度只有100℃,但是热水接触皮肤时释放很多热量,会把皮肤烫伤。高温水蒸气对皮肤伤害更大,水蒸气液化为水时释放更多热量,这就是生活中用蒸笼加热馒头或饭菜的原理。
科学家对人体在干燥空气中能忍受的最高温度做过试验:在71℃环境中能坚持1小时;82℃时坚持49分钟;93℃时坚持33分钟;104℃时坚持26分钟。经过长期训练的人能忍受的极限温度还要高些。人体能经受高温烘烤,奥秘就在于人体发达的散热机能。人体组织器官产生的热量,随着血液循环分布于全身各部,血液流经皮肤血管时90%的热量由皮肤发散,另外一小部分热量通过肺、肾和消化道等散出体外。
图1-10 人体高温
人体皮肤散热有三种主要方式,如下:
1.辐射
辐射是机体以发射红外线方式来散热。当皮肤温度高于环境温度时,机体的热量以辐射方式散失。辐射散热与皮肤温度、环境温度、机体有效辐射面积有关,通常辐射散热占总散热量的40%。
2.传导与对流
人体和低温物体接触时,热量经过皮肤传导给这些物体。对流是以空气分子为介质的散热方式,与身体最接近的空气被体温加热而上升,周围较冷的空气随之流入,人体热量不断向空气中散发。
3.蒸发
液体汽化需要吸收热量,人体表面每蒸发1毫升水,可带走2千焦耳的热量。周围气温高于皮肤温度,其他几种散热方式失去作用,蒸发成为唯一的散热途径。人体汗腺活动受热刺激而加强,分泌大量汗液。人体的散热系统全面启动,肺部急速喘气,带出体内热量,心脏急速跳动将血液送至体表散热,导致高温下人会面红耳赤。
人体散热效能有极限,当外界气温超过40℃时,即使人体所有散热系统全力开动,也无法排出体内积蓄的热量。在这样的高温环境待上很长一段时间,人体散热系统会被压垮。排汗系统被关闭,身体变得很烫,最后影响大脑,人开始昏迷直到失去知觉,这就是中暑的症状。如果温度升高很快,中枢神经和循环系统受到冲击,其他器官系统受影响,严重时危及生命。
现代社会有一种很受欢迎的高温娱乐项目叫桑拿浴,早在两千年前芬兰人就有使用桑拿浴的习惯。桑拿浴利用浴室内的高温桑拿炉加热石头,把室内温度提升至70~110℃间,人体受热后排出大量汗水,加速新陈代谢促进健康,可松弛神经、消除压力、舒缓神经痛症。2010年世界桑拿浴比赛,冠军争夺战在160℃的高温中进行。不幸的是,在向人类耐高温极限挑战的壮举中,俄罗斯选手由于在高温中持续时间太久,身体超高温而中暑,经抢救无效身亡。地球上有一些奇特的生物,可以在高温环境中生存。在关岛附近的一座不断喷发岩浆和有毒气体的海底活火山,附近竟然生活着虾、蟹、帽贝和藤壶等多种生物。这些火山口的温度高达150℃以上,火山喷发时的温度更是能达到700℃,和这些顽强的生物相比,我们人类显得多么娇贵!
西游论道2:金刚钻能钻透火龙瓶吗?(www.xing528.com)
《西游记》第七十五回【大战狮驼岭】,大鹏怪随身有一件宝贝名为“阴阳二气瓶”。宝瓶看起来不起眼,只得二尺四寸高,此瓶乃阴阳二气之宝,内有七宝八卦、二十四气,要三十六人按天罡之数才抬得动。猴哥变为小妖混入魔洞里面,但是被大鹏怪看穿本相,来不及变幻脱身而束手就擒。原来猴哥有七十二般变化,若是变飞禽、走兽、花木、器皿、昆虫之类,完全没有破绽。若变人物却只是头脸变了,身子变不过来,一身黄毛、两块红屁股、一条长尾巴,就把猴哥的本相暴露无遗。大鹏怪将猴哥解了绳索,剥了衣服投入宝瓶中,满瓶都是火焰。猴哥幸有本事,坐在中间捏着避火诀全然不惧。不到半个时辰,周围钻出四十条火蛇来咬,猴哥抡开手抓过来,尽力气攥做八十段。不久又有三条火龙钻出来,上下盘绕,火势汹涌把猴哥的铜头铁臂烧得有点软化。生死关头猴哥拔下观音赐给的三根救命毫毛,变成金刚钻、竹片、绵绳,钻透阴阳二气瓶得以逃命。
金刚钻的主要部分是金刚石,它又名钻石,自古以来就是权贵与财富的象征。钻石来自地底深处12000米,在火山熔岩爆发的极高温度与压力环境中生成,天然储量有限,开采极其困难,“钻石恒久远,一颗永流传”。1772年科学家拉瓦锡实验表明,钻石与普通石墨的化学成分相同。1796年英国科学家台南特根据金刚石燃烧后产生二氧化碳进行分析,断定金刚石是纯净的碳。世界上就有这些难以置信的事情,号称最坚硬的钻石与最软矿石的石墨,就像一对双胞胎,化学成分完全一致,都是由碳原子构成,仅仅是碳原子的微观排列结构不同。猴哥被困在火龙瓶里面,它拔根观音赐给的救命毫毛变成金刚钻,如此高温环境下,金刚钻应该马上着火烧为一缕青烟,哪里还能够钻透火龙瓶死里逃生呢?我们不能苛求五百年前的作者吴承恩,更何况四百年后大名鼎鼎的科学家莫瓦桑也犯了类似的错误。
1893年法国科学院宣布一条振奋人心的消息:化学家莫瓦桑在实验室用普通石墨晶体,在高温高压下人工合成金刚石,完全可以和天然钻石相媲美。莫瓦桑很快成为新闻媒介的焦点,甚至有人称他为“世界富翁”,因为他能点石成金。莫瓦桑设想利用高温电炉把掺有碳的铁熔化,然后突然投入冷水中,铁水表面受冷急剧收缩时产生强大的压力,使包裹在其中的碳按着金刚石的结构排列就位,再用酸将铁溶解出来,就能得到金刚石的小结晶体。
1893年2月6日,让“上帝”为之惊叹的奇迹出现:莫瓦桑把碳铁化合物溶解于酸,得到一种淤泥状物质,在显微镜下观察到微小的闪闪发光八面体,钻石终于露出它神秘的面容。莫瓦桑兴高采烈地向科学院报告这个重大成果,不少人以为人造金刚石成功了,美好的前景指日可待。1906年莫瓦桑取得一个科学家梦寐以求的最高荣誉,他以5票对4票的微弱优势,淘汰了著名的元素周期律发现者门捷列夫,荣获当年诺贝尔化学奖。不幸的是,30多年后科学家们认真检查莫瓦桑当年的实验装置,重现实验流程,翻阅实验数据记录,发现其中隐藏的惊天秘密:原来是参与实验的一位年轻助手对无休止的实验无比厌烦,但又不敢公然违抗莫瓦桑的命令,为了早日结束噩梦般的实验,他偷偷把几颗钻石颗粒混入到样品中,帮助莫瓦桑实现了宏伟的理想。
20世纪30年代,科学家认识到石墨向钻石的转变,至少需要1万个大气压,要使这个过程不过于缓慢,则需要3万个大气压。莫瓦桑用铁水收缩最多得到几千个大气压,根本不可能合成钻石。人造钻石的关键在于怎样获得高压,1946年诺贝尔物理奖颁给美国哈佛大学的布里奇曼教授,因为他发明了极高压力的装置,在高压物理领域作出了重要贡献。1955年美国通用电气公司研究小组以石墨为原料,使用催化剂在1600℃高温和95000个大气压下,取得人类历史上人造金刚石的成功。
图1-11 金刚钻
西游论道3:人体能避火吗?
猴哥捏着避火诀能避免被大火烧焦,肉身凡胎的唐僧遇到大火如何办呢?《西游记》第十六回【火烧观音院】,师徒二人途经一座观音禅院时天晚借宿,主持老和尚看中唐僧的宝贝袈裟,要求借去看一夜。唐僧原本怀有一丝警惕之心:“珍奇玩好之物,不可使见贪婪奸伪之人。”但是猴哥英雄虎胆,仗着自己本事高强,也带着一丝显摆的炫耀心理,把包袱解开,取出袈裟递给老和尚。老和尚果然动了贪婪奸心,一个徒弟想出连夜火烧唐僧师徒的诡计。猴哥识破阴谋,去南天门找广目天王借来避火罩,罩住唐僧和白马行李,他爬到屋顶上看和尚放火,捏诀念咒往巽地上吹一阵风,倒把观音禅院烧个精光。
引火烧身显然不是好事情,不少电影为创造惊险刺激的效果,常有演员身上着火拼命奔跑,或火堆里来回打滚的镜头。演员浑身着火有生命危险吗?这些场景是应用高温阻燃材料拍摄的特技镜头,包括硅橡胶涂覆玻璃纤维布、玄武岩纤维防火布、腈纶纤维防火布、铝箔防火布等。拍摄这类镜头对演员有一定危险性,演员必须穿上特制的防火衣裤,防止皮肤被烧伤。防止隔热烫伤十分重要,拍摄前要把防火内衣放在降温冻胶中浸泡一小时,拍摄时才给演员穿上,外面再穿上要着火的戏装。演员头部和脸部套上双层防火头套和特制面具,手上戴几层浸过冻胶的防火手套。为了避免观众看出这些道具,演员着火都用远镜头拍摄场景,而且时间很短,工作人员会迅速用灭火器将演员身体上的火焰扑灭。
我们运用简单的器材可以做避火诀的趣味实验,材料包括手绢1块,大号镊子1把,酒精和水适量,杯子1个,火柴1盒。把手绢浸在由酒精和水以2∶1比例混合的杯子里。用镊子夹住手绢,把它从杯子里取出来,用火柴点燃手绢,烈焰腾腾的手绢眼看要烧成灰烬。等到火焰逐渐减小时,迅速抖动手绢使火熄灭,手绢仍然完好无损。酒精与水混合后燃点会降低,浓度100%酒精的燃点为75℃,与水混合后浓度越低,燃点也越低。手绢上的烈焰是酒精在燃烧,大部分热量被水吸收,温度不能达到手绢的燃点,手绢不会被烧坏。还可以找一根比较粗的铜棒,用手绢把铜棒紧紧包起来,把裹紧铜棒的手绢放在酒精灯上烧,边烧边慢慢移动手绢,不要让火焰老是集中烧在一个地方。过一会儿把手绢打开,手绢没有被烧坏。因为手绢紧贴着铜棒在火焰上加热,吸收的热迅速传递给铜棒,要使铜棒的温度升高到手绢的燃点需要较长的时间,所以短时间内手绢没有被烧着。
如果没有防护措施,人体很容易在大火中烧为灰烬。但是有一种离奇的人体自燃现象,至今还没有得到确定的研究结果。人体自燃是人没有与外部热源接触,身体内部发生化学反应,产生燃烧火焰的现象。1663年丹麦解剖学家巴托林描述了巴黎一名妇女在睡着时“焚烧成一堆灰烬和烟雾”的事件,这是历史上记载的第一起人体自燃事件,但她睡觉用的草垫床却没有被火烧着。人体自燃奇特的原因在于,身体四肢通常完好无损,身体躯干和头部被烧得无法辨别,双手、双脚可能并未烧到,周围房间很少或没有任何着火的迹象。
图1-12 人体自燃
针对人体自燃的神秘现象,目前较为合理的解释是“灯芯效应”(也称“蜡烛效应”)。酒醉或昏睡的人穿的衣服被火点燃,皮肤被烧脱落,皮下脂肪融化流出,衣服被液化脂肪浸湿后成了“灯芯”,体内的脂肪就像是“蜡”,源源不断地提供燃烧的燃料,尸体就像蜡烛一样慢慢地燃烧,直到所有脂肪组织都被烧完。妇女和身材肥胖的人体内脂肪含量高,容易成为人体自燃的牺牲品。多余的脂肪通常储存在躯干和大腿,这些部分烧毁程度最严重。没有衣服覆盖的身体部分不会被烧毁,因为融化的脂肪需要有衣服做灯芯才能充分地燃烧,但是液化脂肪流到这部分的身体后,会将那里的皮肤烫伤。脂肪燃烧时产生浓烟,死者房间的天花板和墙壁会被熏黑。有些融化的脂肪会流出体内,流到地板上,由于没有衣服做灯芯,它们不会燃烧,因此死者身下的地板总能发现黄色的黏稠物质。
1998年4月,美国加州的哈安博士做了一个实验。他从屠宰场买来一头死猪,猪的脂肪含量与人体相当。把猪裹上毛毯,放进一个模拟房间中,房间里有一个木架,上面放着一台电视机。他往毛毯上浇上少量的汽油后点燃,猪油流出后浸泡毛毯,使之成为灯芯,火焰以猪油为燃料持续燃烧7个小时。大约5小时后,猪骨头被烧裂,流出骨髓,骨髓大约含有80%的脂肪,因此继续燃烧,直到把骨头烧成灰烬,甚至比火葬炉烧得还要彻底(火葬炉焚烧后,还会残留一些骨头)。猪身体没有脂肪的部分,像脚的下部,则保存完整,周围家具没有着火,只有电视机受热熔化。
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