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第25章 科学家为什么说能量不能被创造,也不能被破坏?

但是随着水坝打开,水受到地球引力的吸引倾泻而下。当它撞击到浆轮时,轮子开始旋转。这时水的重力能就转变成了机械能,水将它的能量作用在轮子上,使它旋转。水的潜在能量被转换成动能——运动的能源。

这个旋转的浆轮是发电装置上涡轮机的一个组成部分,可以促使发电机制造电能。电能被带到我们的家里面,点亮了房间的电灯。打开灯泡的开关,它就能释放出光(电磁能)和热了。

所以说,水坝顶部的水的潜在能量被没有消失,只是被转变成了我们房间里的光能和热能。它又穿过窗户和墙壁,进入另外一个空间。

物质中的能源

能量的一种表现形态是物质。爱因斯坦著名的公式E=Mc2,说明物质能被转化成能量。让我们仔细看一下这个公式。其中的“c”代表了光的速度——每秒186,000英里。“2”的意思是将光速与本身相乘(或者二次方)。然后我们就会得到一个很长的数字——34,596,000,000。“M”则代表物体的质量。“E”就能告诉我们它能被转换成多少能量。正如你所看到的,即使物质的质量很小,它依然能转化成巨大的能量。

一种相对来说质量较小的物质——铀,在被转化成能量后,可以创造出原子弹的巨大破坏性力量。

氖是一种气体。在18世纪末期之前,它一直作为地球大气层的一分子,安静地做着自己的事情。一位名叫威廉·拉姆齐的英国化学家发现了它的存在。之后又有人发明了氖灯,到了1920年左右,氖灯(也就是霓虹灯)开始照亮了世界的各个角落。

当我们想到霓虹灯的时候,脑海里可能会浮现商场或餐厅那些五颜六色的招牌灯。不过实际上,氖只能发出明亮的红橙色的光。其他气体,比如汞或钠,可以用来制造其他闪亮的颜色。在拉斯维加斯,大量聚集在一起的气体形成的霓虹灯照亮了每条街道,吸引着观光客们走进娱乐场所倾听歌者的美妙歌声。

因为氖存在于我们周围的空气中,所以每时每刻,你都有可能呼吸到一小部分氖气。不过别担心,每加仑空气中只含有一颗种子大小的氖。想要把空气中的氖分离出来,必须要把空气转化成液体。

和水蒸汽变成水一样,当气体的温度降低,就会转化成液体,空气也是如此。当温度下降到212华氏度时,水蒸汽就化成了水。但化学家们必须先把温度降到氖液化之前的零下411华氏度。然后他们将液态空气中的元素分离出来,这时得到的是氮、氦和氖的混合体。

通过进一步增大气压和降低温度,科学家们先将氮取走。最后,氖从氦中被分离出来,它的分子会附着在固体的表层,这个过程被称为“吸附”。在这种情况下,氖分子粘在了木炭的表面上。

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