顧靜怡
尼亞加拉在印第安語中意為“雷神之水”,是美洲大陸最著名的奇景之一,也是世界第一大跨國(guó)瀑布。尼亞加拉大瀑布的 最大流量可達(dá)每秒6000立方米,平均流量為每秒5720立方米。如果讓尼亞加拉大瀑布從一根吸管通過,會(huì)發(fā)生什么事情呢?
要讓尼亞加拉大瀑布通過一根吸管,就必須假設(shè)瀑布是在一個(gè)容器里,讓液體的流速增加,液體從一個(gè)小開口泵出。然而,液體在容器里的流速是有限的,當(dāng)流體呈氣態(tài),流動(dòng)速度超過音速的時(shí)候,液體就會(huì)被嗆住,出口的速度就再也無法提升。
根據(jù)伯努利定律,被嗆住的液體內(nèi)部壓力會(huì)大大降低,強(qiáng)迫擠在一起的液體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生水蒸氣一樣的小氣泡,形成氣穴現(xiàn)象。氣穴造成的氣泡會(huì)降低水體通過敞口的密度,想要保證液體可以全部通過敞口,就必須加壓增速。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室演算,一根常見的吸管直徑約7毫米,為了求流速,將流量簡(jiǎn)單除以面積,即將尼亞加拉大瀑布的總體流量除以需要流過的吸管截面積。如果結(jié)果大于音速,水流就會(huì)被嗆住。也就是說,尼亞加拉大瀑布要通過一枚吸管,速度必須超過音速,這可就有意思了。
往好的地方想,當(dāng)水分子的速度達(dá)到可以和吸管內(nèi)壁發(fā)生核反應(yīng)時(shí),它甚至可以把北美大陸板塊往南推,當(dāng)然也能毀掉所有制造這個(gè)奇怪的設(shè)備本身。
最后,可以放心地告訴大家,尼亞加拉大瀑布無法通過一根吸管。因?yàn)槠駷橹惯€沒任何設(shè)備能把大量的水體加速到這種高速。如果你執(zhí)意要想嘗試一下這種有趣的現(xiàn)象,你可以試著把水管接到加速器上,看看會(huì)發(fā)生什么。