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发布时间:2025-04-05 05:08:30
阅读: 15590
发布者: 足球直播小久

  看完热映电影《哪吒之魔童闹海》,你是否留意到一个“物理修仙定律”?在“敖丙馅哪吒”与申正道打得胶着时,物理知识派上用场——“闪电在水里导电!但敖丙的冰是绝缘体!”

  冰是水在低温下形成的固态物质,其分子结构具有一定的特殊性。水分子(H₂O)由一个氧原子和两个氢原子组成。氧原子带有部分负电荷,氢原子带有部分正电荷,它们通过共价键结合在一起,因缺少自由电子而形成高电阻物质。

  任何物质的导电与否表现在它的体电阻,即内在自由电子或离子的多少。自由电子越多,导电越好,反之越差。这就是平常所说的导电电流的大小取决于电压、电阻的大小。

  在纯净的液态水中,水分子之间有着较强的氢键作用,能形成自由电子的数量极少。而在固态冰中,水分子又通过氢键形成了规则的晶体结构。可拿来导电的自由电子更少,体电阻更高,自然导电性就很差了。

  电解质在水中溶解时,会分解成正负离子。例如,食盐(氯化钠,NaCl)在水中溶解后会变成钠离子(Na⁺)和氯离子(Cl⁻),这些离子在水中自由移动,从而大幅度的降低水体的体电阻。

  当有电压施加在水的两端时,使得离子移动而形成电流。这就是水能够导电的原因。导电性能的好坏,取决于电解质所含自由离子的数量。自由离子数量越多,体电阻越低,导电性越好。

  自然环境中的水通常含有各种矿物质和杂质,这些杂质会明显提高水的导电性。因此,我们一般说的“水能导电”,其实是指含有杂质的水。

  如果冰中含有溶解的盐类(如NaCl)或其他电解质,这些杂质会解离出自由离子(如Na⁺和Cl⁻),从而使冰具有一定的导电性。例如,海水结冰后,由于含有盐分,冰会表现出一定的导电性。

  在接近冰点(0°C)时,冰的表面可能会形成一层极薄的水膜。这层水膜接触空气,融入电解质,使得液态水中存在自由移动的离子因而能导电。但在极低温度下(如-50℃以下),电解质会被析出,使得冰的导电性会促进降低。

  在高压条件下,冰的晶体结构有几率发生变化,形成不同形态的冰。这些高压冰的导电性可能与普通冰不同,相关研究仍在进行中。

  了解了水和冰导电的原理后,我们更容易理解如何保证用电安全。水和电的相遇往往伴随着危险,因此,掌握一些基本的用电安全知识至关重要。

  在使用电器时,一定要确保手和身体是干燥的。不要在接触水的情况下操作任何电器设备,尤其是那些没有防水设计的电器。

  在家庭环境中,确保所有的电线和插座远离水源,按时进行检查电线是否有磨损或损坏。使用电器时,遵循制造商的指导,不要让电器过载。

  发生火灾后,很多人第一反应就是用水灭火,其实,这种想法是错误的!面对突发火灾,应沉着冷静分析火灾类型对症灭火。以下这些火灾绝对不可以用水扑灭。

  电器火灾在无法断电的情况下绝对不可以用水或泡沫扑救,因为水和泡沫都能导电。

  应该用二氧化碳、干粉灭火器或者干沙土进行扑救,而且要与电器设备和电线米以上的距离。

  在没有良好的接地设备或没有断电的情况下,不能用水扑救。一是因为水有导电性,易造成设备短路烧毁;二是因为用水扑救,轻易造成高压电流沿水柱传导到消防器械上,造成人员触电伤亡。

  (审核专家:周洪直 北京工业大学物理与光电工程学院高级实验师、硕士生导师)

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