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蚂蚁为什么是大力士?

科普小知识2021-12-01 18:21:44
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蚂蚁是动物界的小动物,但它们有很大的力量。如果你称一称蚂蚁和它携带的物体,你会非常惊讶!它举起的重量几乎是它重量的100倍。世界上没有人能举起超过自己三倍的重量。从这个意义上说,蚂蚁比人类强壮得多。

大力士的力量来自哪里?

这似乎是一个有趣的“谜”。经过大量的实验研究,科学家们终于揭开了这个“谜”。事实证明,蚂蚁爪子里的肌肉是一个高效的“原动机”,比航空发动机的效率高几倍,因此产生了相当大的力量。我们知道任何发动机都需要一定量的燃料,如汽油、柴油、煤油或其他重油。然而,“肌肉发动机”是由一种特殊的燃料提供的。这种“燃料”不会燃烧,但它也能释放出潜在的能量,并将其转化为机械能。没有燃烧,就不会有热量损失,效率自然会大大提高。化学家已经知道这种特殊“燃料”的成分,这是一种非常复杂的磷化合物。

也就是说,在蚂蚁的爪子里,有数十亿个微型电动机作为动力。

这一发现激起了科学家们制造类似“人造肌肉引擎”的强烈愿望。

从发展前景来看,如果像蚂蚁爪这样强大而智能的自动化设备应用到技术上,将会引起技术上的根本变革,电梯、起重机等机器将会呈现出新的面貌。

目前,我们使用的起重机通常由电动机驱动,但工作效率远低于蚂蚁。为什么?因为火力发电依靠燃烧煤将水转化为蒸汽,蒸汽推动叶轮并驱动发电机发电。在这个过程中,化学能转化为热能,热能转化为机械能,机械能转化为电能。在这些过程中,燃烧产生的热能有一部分被浪费掉了,另一部分由于克服了机械转动产生的摩擦而被消耗掉了,因此这种发动机的效率非常低,只有30-40%。蚂蚁的“引擎”利用肌肉中的特殊“燃料”直接将其转化为电能,损耗很小,因此非常高效。

受蚂蚁“引擎”的启发,人们发明了一种直接将化学能转化为电能的燃料电池。这种电池利用燃料进行氧化还原反应直接发电。它没有燃烧过程,所以它的效率很高,达到70 ~ 90%。