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为什么水可以滴穿坚硬的石头?你也许不知道其中的真正原因

“水滴石穿”这一词最早出现在宋朝的《鹤林玉露》一书里,意思是只要你一直努力坚持做某件事,那就可以把这件事做好。在现实生活中,水滴石穿的现象也随处可见,那么为什么看上去软绵绵的水滴,就能把坚硬的石头滴穿呢?这里面其实隐藏着一些科学知识。

当水滴从空中滴落的时候,会受到很多力的作用,如表面张力、水分子的吸引力、空气阻力等等,这些力会使水滴的正下方包裹着一团空气。当水滴落在石头上的时候,水滴和石头的表面会形成一个短暂的密闭空间,这个空间里的空气会因为水滴的重力加速度而受到压缩,形成一个高压水泡。

当这个高压水泡爆裂时,会对石头表面产生强烈的冲击,其威力不亚于同等质量的固体冲击。一块石头长时间的受到如此高强度的物理冲击,被击穿也就不足为奇了。大家有兴趣可以尝试一下用手去接一下水滴,感受一下它的威力。这里要提一下的是,并不是水滴从越高的地方掉下来,威力就越大。因为空气阻力的原因,高空坠落的水滴达到一定的速度就会解体。

水滴石穿的现象,除了物理原因之外,也有化学方面的原因。大家都知道,地球的大气层中是含有很多二氧化碳的(约为0.03%),而二氧化碳是易溶于水的,当二氧化碳溶解于水的时候,会生成碳酸,反应方程式为: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。

而一般石头的主要成分都是碳酸钙,当含有碳酸的水滴落在石头表面时,碳酸就会和碳酸钙发生反应,生成可溶于水的碳酸氢钙,从而造成石头物质的流失。其反应方程式为:CaCO3+ H2CO3= Ca(HCO3)2。溶解在水中的碳酸氢钙不是很稳定,在一定的条件下,如受热或压强变化,它又会分解成碳酸钙沉积下来,那些漂亮的钟乳石就是这样形成的。

除此之外,由于现代人类的活动,空气中会存在很多含硫、氮的化合物,这些化合物在大气层中会凝聚水蒸汽形成酸雨,这种酸雨的酸性就比碳酸强多了,一般来讲,现在下的雨都是不同程度的酸雨。因此可以说,现代的自然界中的水滴,其穿石的能力比古代强多了,不知道做为现代人的我们是该骄傲还是该羞愧呢?

责任编辑: 王和  来源:魅力科学君 转载请注明作者、出处並保持完整。

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