作者:乘凉(中国科学院大学)
文章来源于科学大院公众号(ID:kexuedayuan)
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最近一个月来,同学之间交流时,大伙都觉得自己烦躁死了,时常感觉“鸭梨”爆表。网络教学正常地进行着,担心我们过多玩乐的老师们贴心准备了大量的练习题,使我们在家“葛优躺”的生活化成泡影。既然作业不可避免,那么为了身心健康,我们该怎样来着手减压呢?
压力大不大,一测便知(图片来源:pxhere.com)
哪来那么大压力?
在减压之前,先来讨论一下我们口口声声提到的压力是什么。众所周知,自然界里的所有物质都是由原子分子组成,而这些分子存在大规模的无规则热运动。这些躁动的分子与我们的身体碰撞的瞬间,我们就收到了来自一个分子的鞭笞。组成书本、电脑的物质分子太呆板,只呆在它们本该在的地方,挑逗我们的,是一天天呼吸的空气。而空气中有那么多分子,我们的小身子骨仿佛被机关枪扫射似的,接连不断的收到来自分子的撞击,于是,我们就感受到了“压力”。
密闭容器里的分子不断撞击容器壁产生的压强(图片来源:维基百科)
知己知彼,了解了压力的来源,我们还得知道压力与哪些因素挂钩。气体运动理论说,在一定的体积里,分子数越多,分子越是活跃,我们就越发感到“亚历山大”。分子数密度就看空气的稀薄程度,而分子的活跃则依赖周遭的温度。
所以要减压,我们有两条路可以走,要么降温,要么营造真空氛围。我们不妨先考虑第一条路子。
降降温,顺便降降火
通过降温可以有效降低分子热运动的程度。所以你可以把空调的冷气调到最足。分子就会感到疲劳一点点,撞击力度减小,所受的压力也变轻了,外加脑海里想象的夏日吃西瓜的画面加成,脾气应当恢复不小。
不过真考究起来,家用空调的降温一般只能降到13度(对应热力学温度290K),套用理想气体状态方程PV=nRT, 房间的体积和分子数不变的情况下,压力和温度成正比的关系。于是压力的变化就等同于房间里热力学温度的变化了。这么计算下来,降低的压力只有0.5% ,勉强只能作为心理安慰。
根据27°C(300K)和13°C(285K)的分子速率分布情况,发现低温时分子速率只整体降低了一丢丢 (图片来源:作者自绘)
再极端一点,在房间外加装流动液氮包层,可以妥妥将房间降到零下两百度,我们感受到的压力一下减少了75%,而且液氮价格便宜,单价还不如可乐贵。要是有“亿点钱”,还能把液氮换成液氦,稳稳地可以将室内温度降到-269°C,仅差4度就到绝对零度了,降压水平达到惊为天人的98.7 %!不过这时候房间里的空气多半变成液体甚至固体了,降压水准又在此基础上提升了!
多喝“热水”(液氮误解向)(图片来源:npr.org)
压力是降低了,但是我们怕冷啊,于是又得穿上厚厚的外套。这么一来,身体是暖和了,可我们还得干活呀。这下好了,厚厚的外衣反倒成了工作的阻碍。那些衣服间隙的分子受到我们体温的“感化”,一下子又躁动起来,如此一来,我们的压力并没有怎么降低。反倒因为花了钱降压,却仍然感受到身旁分子的无尽撞击,从而让体温升高,怒气值一下就窜上去了。
降温这条路应该是GG了(或许那么低的温度下还是多裹两床被更现实些~)
在真空中飘飘成仙
别怕,降温不行,还有一条路。我们尽可能把身旁的空气抽走,分子数一少,压力不就小了吗。什么?你还要呼吸?这根本不是问题,我们有氧气瓶嘛,套在鼻子上一切都不是问题。只要我们向真空的方向努力,我们岂不是向真正的“无压”极乐世界越来越近?
左边是工业上的氧气瓶,认准蓝瓶的~右边是一些便携的氧气呼吸器(图片来源:作者提供)
日常感受到的大气压是110kPa,真空也有不同的区域划分,可分为粗真空(10^5 Pa~10^2 Pa),低真空(10^2~10^-1 Pa),高真空(10^-1~10^-6 Pa)和超高真空(