生长吧!石钟山

  “大石侧立千尺,如猛兽奇鬼,森然欲搏人;而山上栖鹘,闻人声亦惊起,磔磔云霄间;又有若老人咳且笑于山谷中者,或曰此鹳鹤也。余方心动欲还,而大声发于水上,噌吰如钟鼓不绝……”此文段引自宋代大文豪苏轼的《石钟山记》。那些形状如猛兽奇鬼、可以发出怪异声音的石头,是在经年累月地质变迁下所形成的特殊地质构造。其主要成分是石灰石,因为水流的作用导致苏轼能够听到如撞钟的声音,因此,文中所记述的这种特殊地质构造,才有了石钟山的名字。除了从书中了解的,也许你还亲身钻过溶洞,见识过石钟乳,它们和石钟山的形成原理也是一样的。这些大自然的鬼斧神工,都是历经千百载才呈现于我们眼前,那我们是否能更快速地看到石钟山的形成呢?有了科学的力量,当然可以!

  实验材料

  洗涤碱(碳酸钠)、热水、废旧毛巾、线绳、剪刀、勺子、小碟子、两个相同的烧杯

  实验步骤

  将热水倒入两个烧杯,使水面距烧杯口2厘米,以避免在实验过程中热水溅出烫伤。

  分别向两个盛有热水的烧杯中倒入同样多的洗涤碱(尽可能多地倒入),边倒入边搅拌,以保证所有倒入的洗涤碱都能够充分溶解。

  将废旧毛巾对角叠成一个三角形,沿着叠好的三角形长边将毛巾紧紧地卷成一个卷。

  用线绳将卷好的毛巾卷的两头和中间紧紧缠住,系紧,再将多余的长绳子剪掉。

  将精心缠绕系紧的毛巾卷的两头,分别放入两个烧杯中,确保毛巾的每一段都能触到烧杯底。

  让毛巾的中段自然下垂,使整个毛巾卷形成一个英文字母M的形状,M中部的低端,要和桌面保留有一定的距离,并且在下面,再放置一个小碟子,用来做“石钟山”形成的底座。

  把还未成形的石钟山放在不容易被碰触的地方,等上一周。一周之后,迷你石钟山就出现了。如果你还恰巧会延时摄影,那么你就可以记录这一周内石钟山的生长情况啦!

  实验原理

  洗涤碱在热水中的溶解度比在常温水中的溶解度更高,所以当热水中溶解的那些在常温水中溶解不了的过量洗涤碱,会在热水降温的过程中,慢慢析出,形成碳酸钠的晶体,就像白白的石质物质一样。在这个降温的过程中,同时还在进行着一种叫作“毛细现象”(Cappilary Action)的作用过程。我们常常见到的参天大树,它的树根的根毛结构,就是依赖毛细作用将大量的水吸入根茎,为大树提供水分的。毛巾中的纤维,彼此交错,形成了根毛一般的结构,从而将溶解了大量洗涤碱的混合溶液从烧杯中吸向毛巾的中央—“英文字母M”的中间。不断汇聚的溶液慢慢降温,溶解不了的碱面(碳酸钠晶体)在小碟子上,在毛巾上,就塑造成了石钟山。其原理和真的石钟山形成的原理是一致的,只不过,大自然中,很难有我们实验操作中的极端情况出现,所以真正的地质变迁的时间,总是很漫长。

  实验升级

  你可以带着科学家的精神,继续升级这个实验。试一试不同温度的水,形成石钟山的速度会有什么变化?看一看加入不同量的洗涤碱,石钟山又会有什么变化?大文豪在《石钟山记》中已提醒各位:“事不目见耳闻,而臆断其有无,可乎?”我们还是动手来做一做吧!

  撰文/段玉佩

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