石紀元Dr.STONE第二季考據

黑光燈是紫外線燈嗎

文丨白綺_Official@bigfun社群

這一季涉及到的科學相關的劇情較少，所以我就打算兩集一更

千空上來便是提出了後勤的重要，兵馬未動，糧草先行。在這種環境下，能及時吃到食物可以說是相當重要的。

於是，比起什麼餅乾之類的，他直接提出了太空食品這個想法。

早在上個世紀的60年代，美國航天局就把宇航員送上太空，與此同時，食物的供應也是一個大問題，在當時，美蘇兩國的宇航員吃的東西說白了就是把牙膏裡的牙膏換成了肉糜。除此之外，還有一口一個的食物塊，或者加水軟化就能食用的脫水食物。

顯然，宇航員的意見很大，航天局也因此不得不對太空食品進行改進。在美國的第一個航天站，天空實驗室中，宇航員採用7天的標準食譜，食品包裝採用了整蓋易拉式鋁罐包裝，安裝了保溫、加熱裝置，可以對食物進行加水和加溫，實驗室還配有成套的貯水箱、貯放食物箱、冷凍箱以及實驗裝置、用品。

時間往後推二十年，宇航員的食譜幾乎與地球上沒有差異，太空梭中也安裝了更為先進的太空廚房。財大氣粗的NASA還為宇航員設計了幾十種食物和飲料。

就拿中國的神六來說，宇航員每頓飯都有三四個菜，還搭配有小吃、開胃小菜等。甚至名貴的鮑魚、大蝦也能享用到，僅也只有主食比較單調，白米飯、八寶飯、咖哩飯、糯米飯這幾種。

回到太空食物的製作上來，據歐洲太空實驗室的廚師Stefano Polato介紹，太空食品主要有二種儲存處理辦法：熱穩定處理和凍幹處理。第一種處理辦法是將裝好食品的包裝袋放入高壓釜中，攝氏120度加熱20分鐘。這種處理方式對處理穀物類食品很好，但是有些食材被這樣處理後會失去特性及其所含的養分。有些食物就適合採用凍幹處理，不僅能夠保持食物的色香味，還可以濃縮食物減少重量。長征-3乙運載火箭每次發射費用為7000萬美元，地球轉移軌道每公斤發射費用為14000美元。哪怕是昨天SpaceX 獵鷹 9的一箭 143 星在回收一級火箭降低成本的前提下，每公斤發射費用也達到了2700美元。凍幹處理是將在真空環境下進行：先將食物速凍至零下40度，然後開始抽真空和降溫，使得食物中的水分直接在冰凍過程中成為蒸汽抽走。

先來講講為什麼要抽真空吧。

沸騰是在一定溫度下液體內部和表面同時發生的劇烈汽化現象。沸點是液體沸騰時候的溫度，

也就是液體的飽和蒸氣壓與外界壓強相等時的溫度

。

當液體沸騰時，在其內部所形成的氣泡中的飽和蒸汽壓必須與外界施予的壓強相等，氣泡才有可能長大並上升，所以，液體的沸點跟外部壓強有關。當液體所受的壓強增大時，它的沸點升高；壓強減小時；沸點降低。

水的沸點和壓強關係到現在都只有經驗公式。不過實驗資料倒是很容易獲得。

在足夠真空的情況下，水有可能直接跳過液態，從固態直接氣化。

裝置也很簡單，就兩個半球然後抽氣就行了，前提是你不去考慮這玩意氣密性究竟怎樣。

而且究竟能把壓強抽多低也是個問題，常見的水衝真空泵，也就是水老鼠，它的最大空度只有0。09MP，粗略的對照上表-90kp，沸點47左右，再輔以加熱絲加熱，理論上是可行的。

第一話最後一幕的電解水是稍微有點問題的，這個電極的顏色像極了兩個銅片。實際上，

電解水實驗應該用惰性電極作陽極

，不然電極容易溶解。也就是如下所示

陽極 Cu-2e==Cu2+

陰極 2H2O+2e==H2↑+2OH-

光是溶解倒也沒啥，就是收集不到氧氣了，爆炸效果可能不盡人意。

第二集的閃光彈也是很有意思的東西

比起下圖熟悉的工業制鎂，千空用的是更為簡單的電解法

工業上常用電解法使鎂離子在陰極得到電子，還原成單質鎂。氧化鎂的熔點太高（2800℃），而氯化鎂的熔點要低得多（714℃）。所以人們選擇氯化鎂作為電解制取鎂的原料。

濃縮海水獲得氯化鎂，隨後，通入直流電後，氯離子向陽極移動，在陽極上失去電子，氧化成氯原子，兩個氯原子結合成1個氯分子；鎂離子向陰極移動，在陰極上得到電子，還原成單質鎂。

陽極：2Cl-―2e=Cl2↑

陰極：Mg2﹢+2e=Mg

為了防止生成的鎂在高溫下被空氣中的氧氣氧化，電解時需要在特殊的真空環境下進行。

問題也來了，這裡用的其實是熔融的氯化鎂，而不是濃滷水。

第一季的白鎢礦在這裡也用上了

圖上是白鎢礦和紫外線照射下的白鎢礦

黑光燈也就是紫外線燈，又稱伍德氏燈（Wood‘s lamp），是由羅伯特·伍德（Robert W。 Wood）發明的。

普通玻璃不會阻擋可見光和紅外線，但是，它會吸收紫外線。伍德發現，如果往普通玻璃中加入一氧化鎳，情形就便反了過來——玻璃不再吸收紫外線，反而開始吸收可見光。換句話說，如果用含有一氧化鎳的玻璃把光源籠罩起來，我便能得到比較純粹的紫外線。這就是黑光燈。

當然，這僅僅是過濾出紫外線。如何發射紫外線也是問題。

如果電極是用鎢絲繞成雙螺旋燈絲，塗上碳酸鋇、碳酸鍶碳酸鈣混合物，通電加熱時，混合物被啟用分解形成鈣、鍶、鋇的氧化物。燈啟動時，燈絲被加熱發射電子，轟擊燈管內的汞蒸氣，使汞原子的外層電子躍遷到高能級軌道位置成為激發態，然後又回落到低能級軌道，同時以紫外線的形式釋放能量。這種燈輻射的紫外線，95%以上波長253。7nm。和過濾的玻璃一結合，就是紫外線燈了。