如何科學地“減壓”?
來源:科學大院
作者:admin
發布時間:2020-04-01
瀏覽次數:9480
眾所周知,自然界裏的所有物質都是由原子分子組成,而這些分子存在大規模的無規則熱運動。這些躁動的分子與我們的身體碰撞的瞬間,我們就收到了來自一個個分子的鞭笞。 

 

 

  最近一個(ge) 月來,同學之間交流時,大夥(huo) 都覺得自己煩躁死了,時常感覺“鴨梨”爆表。網絡教學正常地進行著,擔心我們(men) 過多玩樂(le) 的老師們(men) 貼心準備了大量的練習(xi) 題,使我們(men) 在家“葛優(you) 躺”的生活化成泡影。既然作業(ye) 不可避免,那麽(me) 為(wei) 了身心健康,我們(men) 該怎樣來著手減壓呢?

 

壓力大不大,一測便知(圖片來源:pxhere.com)

壓力大不大,一測便知(圖片來源:pxhere.com)

 

  哪來那麽(me) 大壓力?

 

  在減壓之前,先來討論一下我們(men) 口口聲聲提到的壓力是什麽(me) 。眾(zhong) 所周知,自然界裏的所有物質都是由原子分子組成,而這些分子存在大規模的無規則熱運動。這些躁動的分子與(yu) 我們(men) 的身體(ti) 碰撞的瞬間,我們(men) 就收到了來自一個(ge) 分子的鞭笞。組成書(shu) 本、電腦的物質分子太呆板,隻呆在它們(men) 本該在的地方,挑逗我們(men) 的,是一天天呼吸的空氣。而空氣中有那麽(me) 多分子,我們(men) 的小身子骨仿佛被機關(guan) 槍掃射似的,接連不斷的收到來自分子的撞擊,於(yu) 是,我們(men) 就感受到了“壓力”。

 

密閉容器裏的分子不斷撞擊容器壁產(chan) 生的壓強(圖片來源:維基百科)

密閉容器裏的分子不斷撞擊容器壁產(chan) 生的壓強(圖片來源:維基百科)

 

  知己知彼,了解了壓力的來源,我們(men) 還得知道壓力與(yu) 哪些因素掛鉤。氣體(ti) 運動理論說,在一定的體(ti) 積裏,分子數越多,分子越是活躍,我們(men) 就越發感到“亞(ya) 曆山大”。分子數密度就看空氣的稀薄程度,而分子的活躍則依賴周遭的溫度。

 

  所以要減壓,我們(men) 有兩(liang) 條路可以走,要麽(me) 降溫,要麽(me) 營造真空氛圍。我們(men) 不妨先考慮第一條路子。

 

  降降溫,順便降降火

 

  通過降溫可以有效降低分子熱運動的程度。所以你可以把空調的冷氣調到最足。分子就會(hui) 感到疲勞一點點,撞擊力度減小,所受的壓力也變輕了,外加腦海裏想象的夏日吃西瓜的畫麵加成,脾氣應當恢複不小。

 

  不過真考究起來,家用空調的降溫一般隻能降到13度(對應熱力學溫度290K),套用理想氣體(ti) 狀態方程PV=nRT, 房間的體(ti) 積和分子數不變的情況下,壓力和溫度成正比的關(guan) 係。於(yu) 是壓力的變化就等同於(yu) 房間裏熱力學溫度的變化了。這麽(me) 計算下來,降低的壓力隻有0.5% ,勉強隻能作為(wei) 心理安慰。

 

根據27°C(300K)和13°C(285K)的分子速率分布情況,發現低溫時分子速率隻整體(ti) 降低了一丟(diu) 丟(diu)  (圖片來源:作者自繪)

根據27°C(300K)和13°C(285K)的分子速率分布情況,發現低溫時分子速率隻整體(ti) 降低了一丟(diu) 丟(diu) (圖片來源:作者自繪)

 

  再極端一點,在房間外加裝流動液氮包層,可以妥妥將房間降到零下兩(liang) 百度,我們(men) 感受到的壓力一下減少了75%,而且液氮價(jia) 格便宜,單價(jia) 還不如可樂(le) 貴。要是有“億(yi) 點錢”,還能把液氮換成液氦,穩穩地可以將室內(nei) 溫度降到-269°C,僅(jin) 差4度就到絕對零度了,降壓水平達到驚為(wei) 天人的98.7 %!不過這時候房間裏的空氣多半變成液體(ti) 甚至固體(ti) 了,降壓水準又在此基礎上提升了!

 

多喝“熱水”(液氮誤解向)(圖片來源:npr.org)

多喝“熱水”(液氮誤解向)(圖片來源:npr.org)

 

  壓力是降低了,但是我們(men) 怕冷啊,於(yu) 是又得穿上厚厚的外套。這麽(me) 一來,身體(ti) 是暖和了,可我們(men) 還得幹活呀。這下好了,厚厚的外衣反倒成了工作的阻礙。那些衣服間隙的分子受到我們(men) 體(ti) 溫的“感化”,一下子又躁動起來,如此一來,我們(men) 的壓力並沒有怎麽(me) 降低。反倒因為(wei) 花了錢降壓,卻仍然感受到身旁分子的無盡撞擊,從(cong) 而讓體(ti) 溫升高,怒氣值一下就竄上去了。

 

  降溫這條路應該是GG了(或許那麽(me) 低的溫度下還是多裹兩(liang) 床被更現實些~)

 

  在真空中飄飄成仙

 

  別怕,降溫不行,還有一條路。我們(men) 盡可能把身旁的空氣抽走,分子數一少,壓力不就小了嗎。什麽(me) ?你還要呼吸?這根本不是問題,我們(men) 有氧氣瓶嘛,套在鼻子上一切都不是問題。隻要我們(men) 向真空的方向努力,我們(men) 豈不是向真正的“無壓”極樂(le) 世界越來越近?

 

左邊是工業(ye) 上的氧氣瓶,認準藍瓶的~右邊是一些便攜的氧氣呼吸器(圖片來源:作者提供)

左邊是工業(ye) 上的氧氣瓶,認準藍瓶的~右邊是一些便攜的氧氣呼吸器(圖片來源:作者提供)

 

  日常感受到的大氣壓是110kPa,真空也有不同的區域劃分,可分為(wei) 粗真空(10^5 Pa~10^2 Pa),低真空(10^2~10^-1 Pa),高真空(10^-1~10^-6 Pa)和超高真空(<10^-6 Pa)。抽真空的方式很多,可以按照壓力大小選擇你想要的降壓方式。

 

  耐壓能力不好的人還是不要去木星了,因為(wei) 那裏“壓力感人” (圖片來源:NASA)

 

  初步減壓可以用機械泵抽成粗真空。在波意耳-馬略特定律的基礎上,機械泵不斷地壓縮和排除氣體(ti) 以達到減壓的目的,降壓水準最高可達99 %!而且機械泵的價(jia) 格也很便宜,某寶上就有銷售的機械泵,價(jia) 格從(cong) 小幾百到上千不等,隻能幫你到這了。把房間的密封性搞好,引一個(ge) 管子到外麵的機械泵,突突突地抽氣,再悠然地帶上氧氣麵罩,從(cong) 此與(yu) 世無爭(zheng) 。不過機械泵有個(ge) 缺點就是噪聲太大,常見的泵有旋片,定片式和轉子式。要想避免雜音,保持內(nei) 心平和,還是建議采購旋片式的要好點。

 

  不過這會(hui) 兒(er) 的空間特性還是大氣,差異不大,氣體(ti) 分子數還是很多,氣體(ti) 熱運動依舊頻繁。還要擔心的是,這會(hui) 兒(er) 液體(ti) 的沸點大大降低,你的身體(ti) 脫水會(hui) 很厲害,記得多喝熱水。境界不夠高的人還是可以感受到不少的壓力。那我們(men) 就直接來到我們(men) 夢寐以求的超高真空。

 

  分子泵可以幫助我們(men) 實現一刀流。氣體(ti) 分子碰到高速輪子的表麵時,會(hui) 在表麵停留一會(hui) 兒(er) ,輪子乘機可以把分子踢到外麵去。利用動量傳(chuan) 輸作用製造的渦輪分子泵,能輕而易舉(ju) 的產(chan) 生超高真空,實現超低壓力。而且它的啟動速度快,噪聲很小,運行起來也相當的穩當。而且它的價(jia) 格也不貴,按照市場行情,一般是在機械泵的價(jia) 格後麵加上兩(liang) 個(ge) 零。可惜的是分子泵不能一個(ge) 人單打獨鬥,它需要機械泵的配合才能完成工作。製造廠商考慮到了這一點,所以他們(men) 常常把機械泵集成到分子泵裏。

 

實驗室裏常會(hui) 用到的立式分子泵和結構示意圖,可用於(yu) 真空鍍膜,產(chan) 生純淨的固體(ti) 表麵 (圖片來源:百度百科)

實驗室裏常會(hui) 用到的立式分子泵和結構示意圖,可用於(yu) 真空鍍膜,產(chan) 生純淨的固體(ti) 表麵 (圖片來源:百度百科)

 

  分子泵製造的世界裏頭,我們(men) 熟知的熱對流現象早已消失,無論外界是刀山火海我們(men) 都可以做到不知不覺。分子間的相互碰撞幾乎不存在了,唯有一些零星分子(每立方厘米10^10以下的分子,相對平時已經少幾十億(yi) 倍了)會(hui) 撞擊我們(men) 的身體(ti) 。相對非真空下的重拳出擊,這點小撞擊連撓癢癢都不算了,從(cong) 此壓力飛到九霄雲(yun) 外,自己也心平氣順。

 

  “減壓”小貼士

 

  除非你有極端的壓力感應係統,比如能從(cong) 耳機裏聽出水力發電和風力發電的電流區別,以及擁有一個(ge) 比鋼鐵還硬的內(nei) 心,否則我還是不建議你使用分子泵減壓的。因為(wei) 長時間在那麽(me) 低的壓力下,你的小身板也受不了。你的身體(ti) 會(hui) 開始腫脹,血管開始破裂,再呆下去效果隻會(hui) 離go die原來越近。

 

  所以,減壓雖好,可不要過度啊~
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