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為什麼水可以滴穿堅硬的石頭?你也許不知道其中的真正原因

「水滴石穿」這一詞最早出現在宋朝的《鶴林玉露》一書里,意思是只要你一直努力堅持做某件事,那就可以把這件事做好。在現實生活中,水滴石穿的現象也隨處可見,那麼為什麼看上去軟綿綿的水滴,就能把堅硬的石頭滴穿呢?這裡面其實隱藏著一些科學知識。

當水滴從空中滴落的時候,會受到很多力的作用,如表面張力、水分子的吸引力、空氣阻力等等,這些力會使水滴的正下方包裹著一團空氣。當水滴落在石頭上的時候,水滴和石頭的表面會形成一個短暫的密閉空間,這個空間裡的空氣會因為水滴的重力加速度而受到壓縮,形成一個高壓水泡。

當這個高壓水泡爆裂時,會對石頭表面產生強烈的衝擊,其威力不亞於同等質量的固體衝擊。一塊石頭長時間的受到如此高強度的物理衝擊,被擊穿也就不足為奇了。大家有興趣可以嘗試一下用手去接一下水滴,感受一下它的威力。這裡要提一下的是,並不是水滴從越高的地方掉下來,威力就越大。因為空氣阻力的原因,高空墜落的水滴達到一定的速度就會解體。

水滴石穿的現象,除了物理原因之外,也有化學方面的原因。大家都知道,地球的大氣層中是含有很多二氧化碳的(約為0.03%),而二氧化碳是易溶於水的,當二氧化碳溶解於水的時候,會生成碳酸,反應方程式為:CO2+ H2O= H2CO3。因此自然界的水滴中通常都是含有一定量的碳酸,具有弱酸性。

而一般石頭的主要成分都是碳酸鈣,當含有碳酸的水滴落在石頭表面時,碳酸就會和碳酸鈣發生反應,生成可溶於水的碳酸氫鈣,從而造成石頭物質的流失。其反應方程式為:CaCO3+ H2CO3= Ca(HCO3)2。溶解在水中的碳酸氫鈣不是很穩定,在一定的條件下,如受熱或壓強變化,它又會分解成碳酸鈣沉積下來,那些漂亮的鐘乳石就是這樣形成的。

除此之外,由於現代人類的活動,空氣中會存在很多含硫、氮的化合物,這些化合物在大氣層中會凝聚水蒸汽形成酸雨,這種酸雨的酸性就比碳酸強多了,一般來講,現在下的雨都是不同程度的酸雨。因此可以說,現代的自然界中的水滴,其穿石的能力比古代強多了,不知道做為現代人的我們是該驕傲還是該羞愧呢?

責任編輯: 王和  來源:魅力科學君 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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