茶杯裡的風暴

『茶杯裡的風暴』-讀後分享

  

這本書從生活中的小故事出發,探索藏在這些事物背後的原理。

很有趣,先記錄一些,也謝謝柏達跟我討論病菌傳染的方式。

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『氣體定律』-為什麼玉米爆炸後會變爆米花,而不是碎片?

  

玉米是由胚芽、胚乳和水組成,當中胚乳的成分是澱粉。當水加熱沸騰時,原先為了保護種子的玉米外殼,這時變得像壓力鍋,玉米內的澱粉會被加壓煮成糊狀物,當玉米內部的壓力達到180˚C時,壓力會接近周遭空氣10倍,這也達到玉米外殼的耐壓極限

  

接著,就會聽到一連串的爆破聲,和一陣迷人香氣…..

  

內部的高壓澱粉不再受限於玉米殼,快速擴張,直到壓力跟外界大氣壓平衡,過程中綿密泡沫快速擴大,蓬鬆,變成我們平常看到的爆米花,那為什麼有些玉米會沒爆破呢?

  

這是因為有些玉米的外殼有所受損,水氣會散掉,因而無法蓄積壓力,或是當季的玉米如果水分太少,也會讓壓力不足。(或許也跟玉米的品種有關?)

  

作者分享,這和佛卡夏麵包,進烤箱後會膨脹的原理一樣,揉好的麵糰內部,有因發酵而產生的氣泡,在烤箱中加熱,麵包內的氣體分子會因此獲得能量,而對氣泡壁產生壓力,但烤箱沒封閉,所以麵團外的壓力沒有變,最終膨脹的氣泡會使麵包會逐漸變大。

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『表面張力與黏滯力』

  

以前的牛奶表面會形成奶油,為什麼現在的牛奶不會?

  

先想像一個問題,當我們用湯匙攪拌茶和糖漿時,所需花費的力氣是不是不同?這是因為糖漿分子間的吸引力較大,所以需攪拌更大力才能分開糖漿中的分子。

  

而牛奶中,充斥著許多球狀脂肪(1~10um),而且密度比水小,所以會慢慢被往上推,逐漸在表面形成奶油。

  

但上方的水分子需要分開,脂肪球才過得去,也就是說,大的脂肪球因為浮力大,水分子容易被「推開」,最後油水分離;小的脂肪球,浮力小,沒辦法推開水,克服水的黏滯力,因而上升緩慢

  

而我們現在看到的牛奶,都是脂肪小球經過牛奶加工廠,將大脂肪球切碎,因而脂肪小球上升緩慢,所以才不會看到表面的奶油。

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飛沫與結核病

  

特別的是,飛沫和脂肪小球一樣,他們都受到黏滯力的影響

  

結核菌約1~10 um,而當結核病患者咳嗽時,噴出的飛沫約100 um,飛沫會因重力而下沉,但空氣也有黏滯力,所以會花一段時間降落。

  

但是實際上,飛沫中的水,可能會在幾秒內蒸發,所以原本大的飛沫變的更小,剩病原核和有機碎屑,於是就像小的脂肪小球,移動更加困難,即要花更多時間才會掉落地面。

  

如此一來,增加了空氣傳染的可能。

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【反思】

  

原本以為COVID-19的病毒和SARS的病毒比結核病的病毒大,所以不是透過空氣傳染,但查了資料發現,COVID-19的病毒和SARS的病毒大小約0.1 um,還比結核菌小,所以如果從黏滯力角度出發,此2病毒在空氣中待的時間可能比結核菌還長。

  

所以應該還有其他致病因素,再查了資料,目前流行病學的解釋是,飛沫核帶有病原菌,不一定就有致病力。而目前確定空氣傳染的典型代表是肺結核,麻疹與水痘。

  

另外,從預防的角度,人之所以要距離1~2m以上,避免飛沫傳染,就是要讓這些飛沫有足夠時間降落。

  

小結,COVID-19會透過飛沫傳染,但會不會空氣傳染,仍待研究證明,以上是我目前的理解。

 

 

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