第五辑 化学-《10万个为什么大全集》


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    紫砂的传热性很弱,因此用紫砂壶泡茶,抚握不烫手。同时,它对冷热的应变性也很好,在寒冬腊月用沸水冲泡不必担心紫砂壶会炸裂。另外,紫砂壶使用年代越久,越显出晶莹光润。这些优点都是其他类型的茶壶所不及的。

    紫砂壶早在宋元时期就深受人们的喜爱,为嗜茶者所必备。今天,紫砂茶壶更是名扬天下,无论是作为工艺品还是茶具,都享有极高的声誉,远销日本、欧洲、南亚、美洲等国家和地区。

    知识点:紫砂茶壶、陶器、功能、霉变

    为什么衣物可以干洗

    大多数衣物都是用水来洗涤的。可是,有些贵重的衣料,如呢绒服装,用水洗后常常会不够挺括、失去光泽,这可怎么办呢?

    100多年前,法国巴黎的一间油脂小工厂里,一个身穿污染油垢衣服的工人在紧张地劳动时,不慎把一桶煤油翻倒,泼了一身煤油。他一时无暇更换,待到收工时,俯首一看,衣服上的油污竟不见了。这使他悟出一个道理,衣服上的油污是给煤油洗干净的。

    煤油是一种化学溶剂,能溶解油污而把织物洗干净。用化学溶剂把衣物上的污垢溶解除去的方法,就是干洗法。不过,煤油虽然能溶解衣物上的油垢,但用它来洗涤衣物,会使衣物变硬,且留下极不好闻的味儿,还会使塑料或有机玻璃纽扣变色、失去光泽,甚至被溶解掉。煤油的缺点这么多,当然不能充当洗涤衣物的洗涤剂了。

    于是,科学家们在化学溶剂世界里筛选,结果发现,四氯乙烯是一种极好的洗涤剂。用四氯乙烯洗涤过的衣物,不但干干净净,洗后无异臭,而且衣物柔软舒适,能保持呢绒的光泽,不会变形、褪色,更不会损伤衣物。经过长时间考验,现在四氯乙烯已成为世界各国洗衣店公认的标准干洗剂。

    干洗是在干洗机内进行的。比较大众化的机洗型干洗机,是把衣物放入一个密封的圆筒内,利用圆筒转动把衣物反复提升又落入洗涤剂中,借助冲击力进行洗涤而最终除去衣物上的污垢。

    喷剂型干洗机配有全自动控制的微电脑。洗衣机工作时处于全封闭状态,电脑会指挥一台离心泵把四氯乙烯干洗剂均匀地喷洒在衣物上,干洗剂把污垢溶脱后,洗衣机会自动运转甩脱已经含有污垢的洗涤剂,另换上干净的干洗剂作第二次干洗,这样反复进行30分钟左右,衣物就洗干净了。

    干洗后的衣物要认真除去干洗剂,把干洗剂的残留量降到最低,然后用热空气烘干,衣物就恢复原来的状态了。用干洗剂处理衣服,还具有杀菌和消毒的作用,这是比水洗更优越的地方。

    含有污垢的干洗剂经过硅藻土和活性炭等吸附剂过滤后,又变成干净的洗涤剂,这样可以反复使用。

    知识点:干洗、四氯乙烯、煤油、微电脑、干洗剂

    为什么有些衣服会缩水

    衣服的缩水现象是一件令人头痛的事。例如,当做衣服时选用的衬布或缝线缩水率较大时,做成的衣服经水洗后就会导致面布起皱、变形;而如果面布缩水率过大,则会导致衣服因缩水而变小。

    衣服缩水的原因有多种,关键在于织物纤维的结构和性质。例如羊毛织物较易缩水,而且缩水后很难再复原,这是由于羊毛纤维的鳞片间相对运动时,正向和逆向摩擦系数不同所导致的。所以,羊毛织物可选用干洗法作洗涤处理,平时应勤晒、勤拍。如要水洗的话,则应选用有防缩水作用的丝毛洗涤剂或羊毛织物专用洗涤剂。棉布、人造棉布的缩水,则与其本身植物纤维的亲水性有关。这些纤维分子的排列较为松散,分子间空隙较大,水分子易钻入。所以一旦浸入水中,纤维会从经向(垂直于纤维的方向)上发生膨胀,即纤维会变粗,但其长度反而缩短。所以,这类织物浸洗时会变厚变硬,干燥后则会明显发生收缩现象。这是棉布和人造棉布缩水率大于化纤布的主要原因。

    衣服缩水的另一个主要原因是在织物生产过程中形成的。织物在纺丝、织布、印染等过程中,其纤维、纱线要受到一系列的机械拉伸和压展作用,从而产生变形。这些变形在干燥状态时还是较为稳定的,可是在洗涤过程中,纤维和纱线受到湿、热的作用,变形部分就会急速复原,于是就产生了织物的缩水现象。

    织物纤维的种类不同,其缩水程度也不一样。通常,人造纤维的缩水性最大,如黏胶纤维(人造棉)缩水率可达10%,棉、麻织物通常为3%-5%,而涤纶、丙纶织物的缩水率仅为0.5%-1%。由此可见,合成纤维的缩水性要比亲水性纤维织物小得多。

    知识点:缩水、织物纤维、生产、变形、合成纤维

    为什么面包里会有许多小孔

    面包香松可口,是很多人都喜爱的食物。在品尝松软面包的同时,你会发现面包里布满了细密的小孔,难怪它会像海绵那样富有弹性和柔性。那么,面包里的这些小孔是怎样产生的呢?这就得从面包的制作谈起了。

    做面包的主要原料是面粉。在将面粉揉成面团时,面包师要加入一定量的酵母。酵母是一类有益的微生物,在一定条件下它们能大量繁殖。当酵母菌揉入湿的面团中后,它就开始生长繁殖。酵母体能分泌出各种酶,将淀粉分解成糊精,再进一步分解为麦芽糖、葡萄糖等,最后产生大量二氧化碳气体。二氧化碳气体分布在面团的面筋网里,使面筋变成如海绵状多孔的疏松体。再经过揉面和烤制,面团里的二氧化碳受热膨胀,使制得的面包获得了疏松多孔的品质。

    用于食品中的酵母通常有液体酵母、新鲜压榨酵母、活性干酵母3种。液体酵母发酵力强,但不宜保存;活性干酵母虽易保存,但发酵力不强;而新鲜压榨酵母(简称鲜酵母)既有较强的发酵力,又能在冰箱中保存,所以被较多地选用。鲜酵母是一种含有酵母菌体的奶黄色软固体,其化学成分主要是水、蛋白质、脂肪、糖及少量维生素等。生产鲜酵母的工厂是将一定种类的酵母菌培养于营养液内,通入无菌空气使酵母菌大量繁殖,然后经过高速离心机分离出酵母浆,再用压滤机除去残液并压成块状,即成鲜酵母。

    作为疏松剂的鲜酵母其实不仅仅用于做面包,平时家中做各种馒头、糕点时,也可选用鲜酵母作疏松剂。用酵母发酵制作面包不仅口味好,而且营养成分也有所增加。但是含油脂和糖较多的面团,用酵母发酵往往达不到疏松的要求,因为油脂和糖对酵母菌繁殖有抑制作用。另外,用酵母发酵面因需要一定的时间。为此,家庭制作面包、馒头时,也常选用酵母发酵粉。化学发酵粉呈白色粉状,是几种化学药品的混合物,它的种类繁多,常见的是碳酸氢钠(小苏打)、酒石酸、酒石酸氢钾及磷酸氢钙等的混合物。化学发酵粉揉入面团后,一旦受热就会发生化学反应而产生大量二氧化碳气体,使食品成为多孔的疏松体。

    知识点:酵母菌、二氧化碳、面包、化学反应

    为什么鱼汤、肉汤会结成冻

    冬天,温度计里的水银柱会缩到0℃以下。河水结冰了,家里的鱼汤、肉汤也结成了鱼冻、肉冻。

    然而,这却是不同的两回事儿:河水结冰,那是因为温度下降到冰点,水凝固而结成冰;鱼汤、肉汤结冻,却不光是与温度有关,而且与鱼汤、肉汤中发生的一些化学变化有关。

    在显微镜下,你可以看到,鱼肉和猪肉都像一捆捆甘蔗,它们是由蛋白质纤维束组成的。在纤维束与纤维束之间有结缔组织,结缔组织像绳子一样,把这些纤维束紧紧地连在一起。

    结缔组织主要由韧带质与生胶质组成,它们都是蛋白质。当你用小火慢慢地炖鱼汤、肉汤时,韧带质没什么变化,而生胶质却与水发生了化学作用——水解成了动物胶。

    在温度较高的时候,动物胶能够溶解在水里,形成胶体溶液。但是,温度一低,甚至不一定要降到0℃,它就凝结成冻状。动物胶的营养价值很高,如果炖得更久些,它还会继续与水反应,进一步水解变成氨基酸。氨基酸的味道是很鲜的,这就是为什么鱼汤、肉汤炖得时间越长,味道越鲜。

    在水果、蔬菜里,也有一种胶质,叫做植物胶,它具有连接各个细胞的作用。在加热时,细胞膜破裂了,植物胶也会跑到水里去。青菜里的植物胶不多,所以谁也没听说过有什么“菜冻”。不过,有些果子里却有很多植物胶,最出名的要算是山楂了。山楂汤不仅在冬天会结冻,在夏天也能结冻,变成山楂糕。有些果子含胶较少,虽然不能结成成块的冻,可是仍能结成酱,甜美的青梅酱和苹果酱等,就是用这个原理制成的。

    知识点:动物胶、植物胶、温度、化学反应、蛋白质

    为什么汽水瓶一打开会冒出很多气泡

    在回答这个问题之前,先得向你介绍一下汽水的身世。

    说实在的,汽水与糖水没有多大的不同,它只不过是多含了一些“气”——二氧化碳罢了。

    二氧化碳是一种气体,它喜欢自由自在地在空气中游荡。在汽水工厂里,人们加了很大的压力,强迫它大量溶解在水里。然后,装进瓶子,紧紧扣上塞子,这就成了汽水。

    当你喝汽水时,一打开塞子,外面的压力小,二氧化碳顿时像出笼的小鸟,拼命挣脱出来,跑到自由的王国——空气里去。于是,水中就冒出了大量气泡。

    夏天,人们常爱喝冰冻汽水。冰冻汽水不光能清凉解热,而且与一条物理定律有关:温度越低,气体往往在水里溶解得越多。就拿二氧化碳来说吧,在101.3千帕(1个大气压)、0℃时,它在水里的溶解度为1体积水溶解1.71体积二氧化碳;而20℃时,1体积水只能溶解0.88体积二氧化碳,几乎相差一半!冰冻汽水由于温度低,其中的二氧化碳比较难于逃逸,所以喝起来就感觉到泡沫特别多。

    人们喝进汽水以后,肠胃并不吸收二氧化碳,况且肚子里温度高,二氧化碳很快地通过口腔排出来,这样就能带走热量,使人有清凉的感觉。另外,二氧化碳对胃壁还有轻微的刺激作用,能加速胃液的分泌,帮助消化。

    为了更可口、更富有营养一些,人们还在汽水里加进了糖、柠檬酸、橘子精与一些香料等。现在,含有二氧化碳的饮料品种已越来越丰富,有瓶装的,也有罐装的,有无色透明的“雪碧”,也有棕黑色的“可乐”……另外像啤酒、香槟等饮料里面,也加进了二氧化碳。

    有趣的是,大自然也会制造“汽水”哩:火山旁,往往有地下水冒出,形成温泉。由于地下压力很高,使许多气体,如硫化氢、二氧化碳等溶解在水里。而当地下水一喷出地面,就像刚开瓶的汽水一样,常常是白浪滚滚,大冒气泡。

    知识点:二氧化碳、汽水、消化、难溶性

    为什么罐头食品可以长久储藏

    在超市里,人们可以看到许多食品罐头,有水果和豆制品,也有做成各种风味的熟制肉类和鱼类等。罐头食品不但能保持口味鲜美,食用方便,而且可以长期储藏,调节食品的供应季节。

    为什么制成了罐头的食品就能长久储藏呢?

    鸡、鸭、水果、蔬菜等各种食物都含有大量的水分和非常丰富的营养,如蛋白质、脂肪、糖和各种维生素。如果这些食物沾染了细菌,在一定的温度下,细菌会通过吸收食物中的营养而迅速地繁殖起来,经过一段时间后,就会使食物腐败变质。因此,在加工罐头食品时,必须使原料在加工过程中尽量避免细菌的入侵。一般先进行原料处理、调味处理,再装入清洁的空罐内,然后通过加热排气或机械抽真空的方法,把留在罐内的部分空气赶走,这样制成的罐头食品,可以保持一定的真空度;经过排气、密封后的罐头,最后进行严格的灭菌处理。这样的罐头食品,不但达到了合格的色、香、味指标,而且能够长久贮放。

    有时,偶然也会发现一两个罐头的底盖两端凸起的现象,俗称“胖听”罐头,这种罐头在开罐时往往会放出大量气体。造成这种“胖听”的原因是比较复杂的:有时是由于铁罐内的涂锡层不匀,或是锡层擦伤,使食物中的有机酸与铁长时间地接触,造成电化反应而放出氢气;有时“胖听”是由细菌引起的,如在杀菌前食物处理不当,染菌过多和杀菌不完全,造成细菌大量繁殖,并产生了碳酸气。这样造成的“胖听”罐头食品当然就不能再食用了。

    由于罐头食品是经过密封后予以严密杀菌而制成的,平时只要把罐头放在阴凉干燥的地方,不使罐头生锈或封口碰损,罐头食品是完全可以长期贮放的。

    近年来,随着罐头食品工业的发展,又出现了一种用新型的柔韧性包装材料制成的软罐头,这种材料由聚酯、铝箔、聚乙烯三层薄膜复合而成,它具有良好的柔韧性、重量轻、便于携带等优点。这种软罐头同样具有高温杀菌、密封性能好的特点,并能防止氧气、水蒸气、光线的透入,从而避免罐内食品质量的降低,可达到长期保存食品口味、香味和色泽的目的。

    知识点:胖听、罐头食品、细菌、真空、碳酸气

    为什么纸张放久了会发黄

    你了解纸的“身世”吗?

    纸的前身是木材、芦苇、秸杆等物质。一根根的木头,来到造纸厂里,先用磨木机磨碎,再经过蒸煮、打浆、漂白,使它们变成纸浆,然后经过抄纸机的“手”,连拉带压,同时加热以赶跑纸浆中的水分,最后就得到白色的纸张了。

    纸虽然没有生命,可是也会衰老。有时候,存放了多年的书报,往往会“悄悄地”发黄;有些纸张甚至变得“弱不禁风”,多翻几下就会破损。这是为什么呢?

    原来,当木材变成纸张以后,木材身上的纤维素就迁移到纸里“安家落户”了。纸之所以有韧性,完全是依靠纤维素的支持。

    可是,纸张印成报纸、书籍以后,空气中的氧气就会和纸里的纤维素慢慢化合,雪白的纤维素和氧“要好”以后,报纸的脸色也就发黄了。纸还有一个捉摸不定的“敌人”,那就是光线。光线能和纸的纤维起光化学作用,还能使纸上已经被漂白的色素又显露出原来的颜色。所以日子一久,报纸便会发黄变脆。

    所以,图书馆里的书柜上,往往装饰着一些彩色玻璃,使组成光线的红、橙、黄等各种色光被同色的玻璃“吃”掉,并且反射掉一部分光线,这样可以减轻光线对书籍纸张的“杀伤力”,延长书报的寿命。

    知识点:纸、纤维素、韧性、化合

    为什么不宜喝反复煮沸的水

    不喝生水已是人人皆知的卫生常识了。但也不是说,只要是烧开的水,就一定都能喝。其实,还有几种“开水”也是不宜饮用的:比如在炉灶上沸腾了很长时间的水,蒸饭、蒸肉以后残留的“蒸锅水”,开水锅炉里隔夜重煮或未重煮的水,装在热水瓶里已有几天的温开水等。

    这些烧开过的水,为什么不宜饮用呢?这是因为,水里通常都含有微量的硝酸盐和重金属离子,比如铅、镉等。当水长时间加热后,由于水分被不断蒸发,水中的硝酸盐和重金属离子的浓度相对地增加了。含有较多硝酸盐的开水,在进入人体肠胃后,其中的硝酸盐就会被进一步还原成亚硝酸盐。而亚硝酸盐会破坏血液输送氧气的功能,使人心跳过速,呼吸困难。情况严重的时候,还有致命的危险。同样,重金属离子对人体也是有害的。

    既不能喝生水,又不宜喝反复煮沸的开水,是不是喝纯净水或蒸馏水最卫生呢?其实,一般水里含有的钙、镁等元素,都是人体必需的元素,钙大约占人体重量的1.38%,是骨骼和牙齿等的主要成分,而且它对维持心肌的正常收缩和促进血凝等都起重要作用。镁大约占人体重量的0.04%,其中70%存在于骨骼中,每人每天大约需要0.3-0.5克镁。这两种元素的一部分就是从饮用水里摄取的。可见,只饮蒸馏水或纯净水也并不一定很好。

    那么,饮用怎样的开水才是合适的呢?烧水时,当水壶中的水开始沸腾,表明壶内水温已达到100℃,绝大多数的细菌都被杀死了。如果自来水中氯的气味较重,则可以适当再烧一两分钟。这样的开水无论是冲茶,还是煮饭,都是很适宜的。

    知识点:开水、亚硝酸盐、离子、硝酸盐

    为什么反复油炸后的食油不宜再食用

    在家庭烹饪中,不少人在用大量食用油炸过的食物后,常把多余的油沥出,下次使用时再加入新油,油炸熟食物后再沥出。如此反复使用,看似节约,但从食品卫生的角度而言,这种经过反复油炸的油是不宜食用的。

    食用油的化学成分是脂肪酸甘油脂,它在油炸即加热条件下,发生了许多变化,不仅破坏了油脂的营养价值,还产生了许多对人体健康不利甚至有毒的物质。

    根据研究,食用油在200℃-300℃时,至少发生了三类变化:一类是热分解作用,脂肪酸甘油脂分解成醛、酮、醛酸、醛脂、低级蜡质等小分子,这些物质不仅有异味,还影响人的健康。另两类变化是油层内部的缺氧聚合作用和油层表面的热氧化聚合作用,它们使油脂中那些由热分解作用产生的小分子渐渐聚合在一起,形成更大的分子团。其中有些分子团还可能造成人体的慢性中毒。这时,油的黏度增加,熔点提高,透明清澈的油变为浓稠液体,底部析出凝固物,这是油中有害物质越积越多的标志,应全部弃之。

    需要说明的是,一大锅油也不必只使用一次就全部倒去,关键是不要反复油炸,更不宜存放太久后重新使用。当油的黏度增加,并能感觉到其变得稠浓、流动性较差时,就必须停止食用了。一些街头无证小摊贩用于炸油饼、油条的油,往往本来就品质低下,而且几乎从不清底换用新油,这种油炸食品是不宜食用的。

    知识点:食用油、脂肪酸、甘油脂、缺氧聚合作用、慢性中毒

    为什么摩丝能固定发型

    理发师为了固定发型,常常在烫发后往头发上喷一些泡沫一样的东西,人们称之为“定型摩丝”。说来真奇怪,喷上定型摩丝后,发型就被固定了,不会再随风飘动,而且可以保持较长的时间不变形,因此它很受人们的欢迎。那么,摩丝为什么能固定发型呢?

    摩丝是一种经过化学加工合成的高分子化合物,它的分子量高达几十万甚至上百万。其中的碳原子数成千上万,它们彼此拉起手来,连成一根长链,链上还连接着氢、氧、氮等其他原子。这些原子彼此靠近,互相缠绕蜷曲,就形成了有—定强度的材料。如果长链与长链之间通过某些原子或基团再彼此联结起来,那就会形成一种网状的高分子材料,这种材料即使加热也不再会软化、变形。

    摩丝主要由聚乙烯毗咯烷酮(0.5%-4%)、烃乙基纤维素和烃丙基三甲胺苯盐共聚物(0.5%)组成,再加人酒精(15%)、去离子水(60%-65%)、少量增塑剂、防水剂和香精。为了使用方便,摩丝中还加入了喷射剂(15%)。当你把摩丝涂抹在头发上时,其中的溶剂就会迅速挥发,高分子化合物就从中析出,附着在头发上。这些线状的长链化合物会使头发的刚性大大增加,继而使它们保持一定的形状,水溶性的高分子化合物和其中的蛋白阳离子,在发丝表面形成了薄薄的高分子膜,既能保持发型,又可以随时用水洗去。

    现在,用于固定发型的化妆品品种越来越多,除摩丝外,还有定型水、嗜喱水等,除了有固定发型的作用,有些还具有营养发质、保持头发乌亮湿润的效果。

    知识点:摩丝、发型、化合物、碳原子

    为什么防晒霜能防晒

    很多人都有这样的经验:如果把手臂裸露在酷热的太阳下,要不了多久,手臂上的皮肤就会发红。时间一长,还有可能脱皮、疼痛。长期在海洋上作业的渔民、海员,脸色苍老黝黑,皮肤粗糙多皱,皮肤的衰老程度往往超过实际的年龄。这都是由于太阳光中紫外线过度照射的结果。

    紫外线虽有杀菌的能力,但也能伤害人体皮肤表面的角质细胞。轻的能使皮肤出现红斑、灼痛,严重的出现水肿,甚至导致褐斑、雀斑恶化,诱发皮肤癌。防晒霜可以减缓紫外线对皮肤的伤害,为长期在室外工作的人们带来了福音。

    在防晒霜中,除含有一般膏霜制品中都有的油分和水分外,还加入一种能反射或吸收紫外线的防晒剂。最早的防晒霜中使用的防晒剂是一些固体粉末,如氧化锌、二氧化钛、滑石粉、高岭土等,它们都能反射紫外线,所以有防晒的功效。以后发展的防晒霜则添加了能吸收紫外线的防晒剂。它们大多是复杂的有机物,具有很强的吸收紫外线的能力,像有一种叫对氨基苯甲酸丁酯的物质,它能吸收99%到达皮肤上的紫外线,因此具有十分理想的防晒效果。

    奇妙的是,人们发现,从某些植物的茎、叶和果实中提取的物质或浸出液,也具有吸收紫外线的能力。例如,从黄瓜中提取的黄瓜油和芦荟茎叶的汁液等,可以加在化妆品中,制成防晒霜、防晒油或防晒水。需长期在室外工作的人员,应该涂用防晒霜,以保护皮肤的健康。

    知识点:防晒剂、紫外线、角质细胞

    为什么吸烟有害身体健康

    烟草又称为烟叶,是制作香烟的主要原料,其主要成分有两类,即有机化合物和无机化合物,前者主要为糖、色素、蛋白质、纤维素、烟碱等,后者为钾、钙、磷、硫等盐类。

    香烟点燃时,最热部位的温度可达800℃,此时有0.3%-0.6%的挥发物质被释放出来,其主要成分为有特殊香味的萜烯类物质,“香烟”一词由此而得。吸烟时,烟草在不完全燃烧中会发生一系列热化学反应,从而产生大量新的化学物质,其成分非常复杂。据分析,香烟烟雾中大约有4800余种化学物质,其中对人体有害的达1200余种,主要为一氧化碳、二甲基亚硝胺、多环芳烃、焦油、尼古丁、酚类化合物等。

    尼古丁又称烟碱,是香烟中有害物质的魁首,它的毒性很强,一滴纯尼古丁可毒死三匹马。不过,香烟中还有一种称为甲酰的有毒物,它能中和掉一部分尼古丁的毒性,使抽烟者一般不会产生急性中毒的症状。香烟烟雾中还含有多种化学致癌物质,如苯并芘、亚硝胺、芳香胺、砷、镉等。这类物质进入呼吸道或食道后,很容易引发口腔癌、鼻癌、食道癌、胰腺癌等恶性疾病。另外,香烟中还含有少量放射性元素,这是它对人体的又一个潜在的危害。
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