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大一物理：文組學生的新視界

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張貼者：高文芳 W.F. Kao 日期： 8月 19, 2016

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「讓我們陷入困境的不是無知，而是看似正確的謬誤論斷。」——馬克．吐溫

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小蘇打的二氧化碳從何而來

小蘇打加水會釋出二氧化碳，讓水溶液呈現酸性。小蘇打通常是用電解加入二氧化碳的食鹽水而得，因此需要先從加溫石灰石（CaCO3）得到二氧化碳，再加入食鹽水電解。也就是說，被石灰石鎖住的二氧化碳要先被釋放出來，才能製作小蘇打，使用小蘇打後釋放的二氧化碳就是來自石灰石。二氧化碳是溫室氣管，小蘇打的使用，間接加溫溫室效應。在生活上使用小蘇打，就變成需要小心算計的過程。洗衣服用小蘇打替太部分洗衣粉，可能減少化學洗潔劑的用量，對環境傷害或許少很多。生活上利用小蘇打取代化學清潔劑的例子很多，實際的政正負面影響，有待評估。所有動植物，在呼吸時都會釋出二氧化碳，日常生活使用的小蘇打，或許釋放量少於一人的生理釋放量，但是長期消耗和容忍度，其實需要小心評估。 -----—————————————— 2NaCl+2H 2 O+2CO 2 -電解→2NaHCO 3 +Cl 2 ↑+H 2 ↑ 在此反應中，飽和食鹽水由於通入過量二氧化碳而電解生成碳酸氫鈉和氯氣、氫氣。碳酸氫鈉（sodium bicarbonate (IUPAC name: sodium hydrogen carbonate)）化學式： Na H C O 3 ），俗稱小蘇打、蘇打粉（soda ash、bread soda）、重曹（bicarbonate of soda）、焙用鹼（baking soda、cooking soda）等，白色細小晶體，在水中的溶解度小於蘇打，呈弱鹼性。 50℃以上開始逐漸分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，270℃時完全分解。碳酸氫鈉是強鹼與弱酸經中和作用後生成的酸式鹽，溶於水時呈現弱鹼性。 2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 ↑ 常利用此特性作為食品製作過程中的膨鬆劑。碳酸氫鈉，是易溶於水的白色鹼性粉末，在與水結合後開始起作用釋出二氧化碳 CO 2 ，在酸性液體（如果汁、可樂）中反應更快，而隨著環境溫度升高，釋出氣體的作用愈快。碳酸氫鈉水溶液呈弱鹼性，俗稱小蘇打及焙用鹼。在工業上是以高溫加熱灰石（主要成分為碳酸鈣）分解產生二氧化碳：（1atm，攝氏700度以上） C a C O 3 → C a O + C O...

就在今夜，伽利略改變世界

就在那一夜，伽利略的望遠鏡完勝「地心說」 / 伽利略望遠鏡DIY 400年前伽利略用自己設計的望遠鏡看太空，開啟人類「浩瀚」的視野。月球的表面功夫歷史上的那一夜，伽利略看到月球上和地球一樣坑坑疤疤，滿是歲月的傷痕。以前的雅里斯多德和托勒密，不曉得為什麼很有自信，不但說地球是宇宙的中心，所有天體都只能朝拜共主地球，絕不允許有任何天體自組小團體，要求信徒繞著自己轉。更難想像的是，他們還自信滿滿的宣稱月球有一球幾近完美的表面。1609年，托勒密的信仰，全被伽利略的望遠鏡打回原型。製作望遠鏡除了可以擁有歷史文物級的望遠鏡、回顧伽利略當年的風采，也可以探究當年伽利略如何在光學知識剛起步下摸索、試探、製作第一部天文望遠鏡。更精彩的是探究當年他「看」到什麼，怎麼突破重圍，確認日心說的學理。你知道嗎？天文望遠鏡還曾被當成魔術道具。克卜勒如何在缺乏行星距離資訊下，確認行星第三運動定律？牛頓如何發想反比平方定律，提供克卜勒定律的理論基礎？當年有很多謎團未解。伽利略的望遠鏡伽利略當年的望遠鏡規格有好幾種說法，其中一種物鏡是口徑 3.7公分，焦距98公分的平凸透鏡，目鏡是口徑2.2公分，焦距5公分的平凹透鏡。市面上沒有完全相同規格的玻璃鏡片，除非量產，訂製的價格相當昂貴。利用市售為 google VR 量產的雙凸透鏡(網路還有很多商店在販售，在Amazon 買也是類似一美元左右的價格。）（規格：口徑2.5公分，焦距4.5公分，兩片一組大約45元，淘寶網一片不到1元，同規格玻璃鏡片大約要1250元）替代目鏡。物鏡可以到眼鏡行訂製口徑4公分、遠視100度的鏡片（相當於焦距100公分的凹凸透鏡）取代，價格大約 100~300 元，（4公分口徑，100公分焦距的平凸玻璃物鏡大約2200元一片）。4公分物鏡，博揚的價格是150一片。（陳其威老師介紹的博揚應該也是向晶英英社取得鏡片，見底下簡易版其威老師的專文介紹）如果使用直徑6公分，焦距-100公分遠視鏡片（不切割）母片，博揚價格是100元一片。物鏡筒可以用市售直徑4.2公分的南亞塑膠管（長度約95公分，南亞塑膠管管身標示直徑35mm-35是管身標示型號A35-，實測內徑大約38mm、外徑約42mm，製作3D套筒時需要配合實際管徑調整）、目鏡筒利用直徑2.5公分的南亞塑膠管。鏡...

縮小人生

電影縮小人生描述的場景真實存在時間回到 6500 萬年前的地球。哺乳類當年體型和恐龍類似，但是地球資源急速耗竭，科學家開始把「自願」縮小的人類縮小。最初始參與的科學家，都是為了拯救地球而自願參與，後來為了鼓勵更多人參與，只好動之以情，卻引來「好吃懶做一族」。雖然縮小後的人類製造的污染減少，在很多「勞務」生產上，卻是需要依賴原體型的人類，最後還引發嚴重「種族衝突」。巨人抱怨有「人」好吃懶做」，小人抱怨巨人加速地球毀滅。科學家被迫加速勞務自動化，把勞務全交給大型的人工智慧機器人，這些機器人就是擬人化的「仿生恐龍」。為了彌補恐龍的自然耗損，還設計成「卵生」、「自體重建」模式，讓全員縮小的人類不用擔心如何修補恐龍。初期還留下少數未縮小的人類，以備不時之需，但是地球環境改變速度無法逆轉，操控恐龍的能源也逐漸耗竭，加上 AI 自己發展出獨立智慧後，尋求獨立能源與生活方式，主僕關係全面失控。 AI 恐龍開始撲殺人類，大型人類難逃浩劫，縮小的人類則開始在封閉的地穴裡躲藏、求生。大隕石撞擊地球後，恐龍和多數生物都面臨大滅絕，只有少數人類在浩劫後的人造保溫箱得以倖存。由於地球資源浩盡，自然資源的重生耗時數十萬年，多數小人的智慧面臨傳承的困難，最後因為積惰成習、教育嚴重斷層，加上人類基因庫的單一化和突變、弱肉強食的互相霸凌的野蠻本性，不利智慧傳承，最後終於造成文明倒退數百萬年。現代的人類，最終還是回到石器時代，重新開始。

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