就是潛水艇工作的方式。為了控制浮力,潛水艇有一個壓力艙,可以充水或空氣。浮在水面時,艙內充有空氣,潛水艇的密度比周圍海水的密度要低。為了潛入水下,潛水艇的壓力艙要充水,把空氣排走,直到潛水艇的總體密度大於周圍海水的密度。被壓縮的空氣(正常大氣壓下的體積這時被大幅減小,類似我們的瓶子被擠壓時醬袋中的空氣)被儲備保留在潛水艇上,可以重新充入壓力艙,讓潛艇隨著水從壓力艙中被排出而再次浮出水面。為了讓潛水艇在海面和海床之間航行,潛水艇上還裝備了一些特殊的壓縮艙,艙中攜帶著一種精密的空氣和水的平衡裝置。這些壓縮艙細緻地調節潛艇的整體密度,讓潛艇在艦長選定的某個深度上獲得平衡的浮力。
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第26節:檸檬的秘密
檸檬的秘密
檸檬汁為什麼可以不讓蘋果和梨的切口產生鏽色?
檸檬汁大概不會讓蘋果的味道變得更好,但是它肯定會起作用。如果在實驗之後還要把蘋果或梨吃掉,只要把檸檬汁洗掉即可。
所需的材料
蘋果
梨
一把小刀
檸檬汁
兩個盤子
如果要進一步實驗,還需要:
芹菜
濾紙(咖啡濾紙也可以)
蘋果汁
維生素C飲品
要做的事情
切開蘋果或梨,讓大面積的果肉暴露在空氣之下。把兩種水果在每個盤子裡各放一塊。用檸檬汁噴灑在其中一個盤子的水果上,另一個盤子保持原狀。
會看到的現象
盤子上沒有噴灑檸檬汁的水果和噴灑過檸檬汁的水果相比,其暴露的表面將更快地變成鏽色。
究竟發生了什麼
為了理解發生這種現象的原因,首先需要知道植物組織為什麼會變成鏽色。植物細胞具有各種腔室結構——細胞器,其中包括液泡和其他質體。這些細胞器彼此之間由一些膜組織分隔。液泡中含有酚類化合物。這些酚類化合物有時會具有顏色,但通常是無色的。而細胞的其他質體含有酶類物質,叫做酚氧化酶。
在健康完好的植物細胞中,膜質組織把酚類化合物和酚氧化酶分隔開。然而,當細胞受到損壞時,比如由於切割,酚類化合物會透過被切破的膜組織洩漏出來和氧化酶發生接觸。由於周圍空氣中氧氣的存在,這些酶將酚類化合物氧化,產生了諸如多酚氧化酶之類的產物,這些產物有助於保護植物,治癒植物的傷口。這個過程在“香蕉皮”的實驗中曾提到過。美中不足的是,這些保護物質還會讓植物物質變成鏽色。
不過,有兩種物質,其中的任何一種都會阻止這個發生鏽色的過程。這兩種物質都存在於檸檬汁當中。首先是維生素C,它是一種生物抗氧化劑,會替代蘋果中的酚類化合物而被氧化。第二種物質是有機酸,特別是檸檬中所含的檸檬酸。有機酸會使pH值降到低於適合氧化酶作用的水平,因而減緩了發生鏽色的過程。
不用檸檬汁,而把切好的蘋果放入氮氣或二氧化碳的環境中,用這種方法排除氧化酶所需要的氧氣,也能防止蘋果鏽化。但是這個辦法不適合從事家庭實驗的人。
有一種蔬菜很適合用於觀察鏽化作用的過程,這就是芹菜。可以在芹菜肥大的塊根上削出很大的且相對較平整的一片,然後在它的表面放上幾張濾紙圓片,每張圓片分別浸上比如檸檬汁、維生素C飲料和蘋果汁等不同的溶液。如果濾紙圓片所帶的是阻止氧化酶作用的化學劑,則它會在芹菜塊根的表面留下白色的圓形,不然該區域也會是鏽色。檢查一下不同溶液之間防止鏽化作用的差別。
附註:
溶液的pH值是顯示溶液酸鹼程度的量度。大多數物質的pH值位於1~14之間,其中7為中性。蒸餾水既不是酸性也不是鹼性,所以其pH值為7。酸類,如檸檬酸,pH值位於1~7之間;鹼類,如碳酸氫鈉,pH值位於7~14之間。溶液的酸性越強,其pH值就越低;而溶液的鹼性越強,其pH值就越高。
瑞士化學家舍貝恩(Christian Sch。nbein)於1865年在蘑菇中發現了多酚氧化酶。這種酶在人類、多數動物身上,以及許多植物體中都可以找到。在植物中,它的作用是在水果表皮受到損害時,抵禦昆蟲和微生物的作用。表皮形成的鏽褐色不會引誘昆蟲與其他動物,而且在鏽化作用過程中所形成的化合物具有抗菌作