冰不導(dǎo)電、眼淚倒流……《哪吒2》隱藏的物理學(xué)，你看懂了嗎？
近日，國(guó)產(chǎn)動(dòng)畫電影《哪吒之魔童鬧?！?簡(jiǎn)稱《哪吒2》)登頂中國(guó)影史票房榜榜首。這部電影不僅劇情精彩、制作精良，里面還藏了不少物理知識(shí)。在電影里，哪吒和某位能夠化身為電、瞬間移動(dòng)的角色有一場(chǎng)超酷的打戲，哪吒將水凍成了冰，阻止了電流的傳導(dǎo)，從而化解了危機(jī)。為什么水可以導(dǎo)電，而冰卻不行呢？
此外，敖丙在深海中流淚，但眼淚是往上方流，而不是順著臉頰往下流的。為什么會(huì)這樣呢？本期少年派就帶大家解讀《哪吒2》中隱藏的物理學(xué)。
1 為什么水能導(dǎo)電，冰卻不行？
之所以水能導(dǎo)電，主要因?yàn)樗軌蛉芙馄渌镔|(zhì)，特別是電解質(zhì)。電解質(zhì)在水中溶解時(shí)，會(huì)分解成正負(fù)離子。例如，食鹽(氯化鈉，NaCl)在水中溶解后會(huì)變成鈉離子(Na)和氯離子(Cl)，這些離子在水中自由移動(dòng)，從而大大降低水體的體電阻。
當(dāng)有電壓施加在水的兩端時(shí)，使得離子移動(dòng)而形成電流。這就是水能夠?qū)щ姷脑颉?dǎo)電性能的好壞，取決于電解質(zhì)所含自由離子的數(shù)量。自由離子數(shù)量越多，體電阻越低，導(dǎo)電性越好。
自然環(huán)境中的水通常含有各種礦物質(zhì)和雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)顯著提高水的導(dǎo)電性。因此，我們通常說(shuō)的“水能導(dǎo)電”，其實(shí)是指含有雜質(zhì)的水，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)純凈的水其實(shí)是不導(dǎo)電的。
水能導(dǎo)電，但當(dāng)水變成冰的時(shí)候，情況就變了。在固態(tài)冰中，水分子又通過(guò)氫鍵形成了規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)就像給離子們建了一堵墻，讓它們很難再自由移動(dòng)。所以，冰里幾乎沒(méi)有可以自由移動(dòng)的離子，它的導(dǎo)電性非常弱。
2 為何敖丙的眼淚在海里往上流？
電影中有一個(gè)場(chǎng)景：敖丙在深海中真情流露，熱淚盈眶。但他的眼淚是往上方流的，而不是順著臉頰往下流。不少小朋友會(huì)疑惑，為什么會(huì)這樣呢？
首先，我們要了解一個(gè)非常重要的概念——密度。密度就是單位體積內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量。而比較密度的大小，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是看同樣大小的體積，哪種物質(zhì)更重。比如，鐵塊和木塊，同樣大小，鐵塊因?yàn)楦?ldquo;緊實(shí)”，所以更重，密度更大。
接下來(lái)，我們來(lái)看看海水和眼淚的密度。海水里含有很多鹽分和其他礦物質(zhì)，所以它的密度比普通淡水要大。而且，海水的密度還會(huì)隨著深度和溫度的變化而變化，深海的海水密度通常比淺海的大。
眼淚雖然也含有一些鹽分和蛋白質(zhì)，但總體來(lái)說(shuō)，它的密度還是更接近人體內(nèi)部的液體。因此，和深海的海水比起來(lái)，眼淚的密度要小一些，即便處于海水之中，由于密度上的差異，仍會(huì)有一種“往上浮”的趨勢(shì)。
想象一下，如果你把一個(gè)輕飄飄的氣球放入水中，它會(huì)因?yàn)楸人p而往上浮。眼淚在海水中的情況也是類似的。由于密度上的差異，眼淚會(huì)呈現(xiàn)一種“往上浮”的情況。當(dāng)然，這里的“往上浮”并不是指眼淚真的像氣球那樣浮出海面，而是指它在海水中的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是向上的。
再加上海水的流動(dòng)、溫度差異、鹽度分布等多種因素的影響，就可能造成我們看到的動(dòng)畫片中敖丙眼淚往上流的奇特景象。
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