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如何科學地「減壓」?


  來源:科學大院


  最近一個月來,同學之間交流時,大夥都覺得自己煩躁死了,時常感覺「鴨梨」爆表。網路教學正常地進行著,擔心我們過多玩樂的老師們貼心準備了大量的練習題,使我們在家「葛優躺」的生活化成泡影。既然作業不可避免,那麼為了身心健康,我們該怎樣來著手減壓呢?


壓力大不大,一測便知(圖片來源:pxhere.com)

壓力大不大,一測便知(圖片來源:pxhere.com)


  哪來那麼大壓力?


  在減壓之前,先來討論一下我們口口聲聲提到的壓力是什麼。眾所周知,自然界里的所有物質都是由原子分子組成,而這些分子存在大規模的無規則熱運動。這些躁動的分子與我們的身體碰撞的瞬間,我們就收到了來自一個分子的鞭笞。組成書本、電腦的物質分子太呆板,只呆在它們本該在的地方,挑逗我們的,是一天天呼吸的空氣。而空氣中有那麼多分子,我們的小身子骨彷彿被機關槍掃射似的,接連不斷的收到來自分子的撞擊,於是,我們就感受到了「壓力」


密閉容器里的分子不斷撞擊容器壁產生的壓強(圖片來源:維基百科)

密閉容器里的分子不斷撞擊容器壁產生的壓強(圖片來源:維基百科)


  知己知彼,了解了壓力的來源,我們還得知道壓力與哪些因素掛鉤。氣體運動理論說,在一定的體積里,分子數越多,分子越是活躍,我們就越發感到「亞歷山大」。分子數密度就看空氣的稀薄程度,而分子的活躍則依賴周遭的溫度。


  所以要減壓,我們有兩條路可以走,要麼降溫,要麼營造真空氛圍。我們不妨先考慮第一條路子。


  降降溫,順便降降火


  通過降溫可以有效降低分子熱運動的程度。所以你可以把空調的冷氣調到最足。分子就會感到疲勞一點點,撞擊力度減小,所受的壓力也變輕了,外加腦海里想像的夏日吃西瓜的畫面加成,脾氣應當恢復不小。

  不過真考究起來,家用空調的降溫一般只能降到13度(對應熱力學溫度290K),套用理想氣體狀態方程PV=nRT, 房間的體積和分子數不變的情況下,壓力和溫度成正比的關係。於是壓力的變化就等同於房間里熱力學溫度的變化了。這麼計算下來,降低的壓力只有0.5% ,勉強只能作為心理安慰。


根據27°C(300K)和13°C(285K)的分子速率分布情況,發現低溫時分子速率只整體降低了一丟丟 (圖片來源:作者自繪)

根據27°C(300K)和13°C(285K)的分子速率分布情況,發現低溫時分子速率只整體降低了一丟丟 (圖片來源:作者自繪)


  再極端一點,在房間外加裝流動液氮包層,可以妥妥將房間降到零下兩百度,我們感受到的壓力一下減少了75%,而且液氮價格便宜,單價還不如可樂貴。要是有「億點錢」,還能把液氮換成液氦,穩穩地可以將室內溫度降到-269°C,僅差4就到絕對零度了,降壓水平達到驚為天人的98.7 %!不過這時候房間里的空氣多半變成液體甚至固體了,降壓水準又在此基礎上提升了!


多喝「熱水」(液氮誤解向)(圖片來源:npr.org)

多喝「熱水」(液氮誤解向)(圖片來源:npr.org)


  壓力是降低了,但是我們怕冷啊,於是又得穿上厚厚的外套。這麼一來,身體是暖和了,可我們還得幹活呀。這下好了,厚厚的外衣反倒成了工作的阻礙。那些衣服間隙的分子受到我們體溫的「感化」,一下子又躁動起來,如此一來,我們的壓力並沒有怎麼降低。反倒因為花了錢降壓,卻仍然感受到身旁分子的無盡撞擊,從而讓體溫升高,怒氣值一下就竄上去了。


  降溫這條路應該是GG了(或許那麼低的溫度下還是多裹兩床被更現實些~)


  在真空中飄飄成仙

  別怕,降溫不行,還有一條路。我們儘可能把身旁的空氣抽走,分子數一少,壓力不就小了嗎。什麼?你還要呼吸?這根本不是問題,我們有氧氣瓶嘛,套在鼻子上一切都不是問題。只要我們向真空的方向努力,我們豈不是向真正的「無壓」極樂世界越來越近?


左邊是工業上的氧氣瓶,認準藍瓶的~右邊是一些便攜的氧氣呼吸器(圖片來源:作者提供)

左邊是工業上的氧氣瓶,認準藍瓶的~右邊是一些便攜的氧氣呼吸器(圖片來源:作者提供)


  日常感受到的大氣壓是110kPa,真空也有不同的區域劃分,可分為粗真空(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(<10^-6 Pa)。抽真空的方式很多,可以按照壓力大小選擇你想要的降壓方式。



  耐壓能力不好的人還是不要去木星了,因為那裡「壓力感人」 (圖片來源:NASA)


  初步減壓可以用機械泵抽成粗真空。意耳-馬略特定律的基礎上,機械泵不斷地壓縮和排除氣體以達到減壓的目的,降壓水準最高可達99 %!而且機械泵的價格也很便宜,某寶上就有銷售的機械泵,價格從小几百到上千不等,只能幫你到這了。把房間的密封性搞好,引一個管子到外面的機械泵,突突突地抽氣,再悠然地帶上氧氣面罩,從此與世無爭。不過機械泵有個缺點就是雜訊太大,常見的泵有旋片,定片式和轉子式。要想避免雜音,保持內心平和,還是建議採購旋片式的要好點。


  不過這會兒的空間特性還是大氣,差異不大,氣體分子數還是很多,氣體熱運動依舊頻繁。還要擔心的是,這會兒液體的沸點大大降低,你的身體脫水會很厲害,記得多喝熱水。境界不夠高的人還是可以感受到不少的壓力。那我們就直接來到我們夢寐以求的超高真空。


  分子泵可以幫助我們實現一刀流。氣體分子碰到高速輪子的表面時,會在表面停留一會兒,輪子乘機可以把分子踢到外面去。利用動量傳輸作用製造的渦輪分子泵,能輕而易舉的產生超高真空,實現超低壓力。而且它的啟動速度快,雜訊很小,運行起來也相當的穩當。而且它的價格也不貴,按照市場行情,一般是在機械泵的價格後面加上兩個零。可惜的是分子泵不能一個人單打獨鬥,它需要機械泵的配合才能完成工作。製造廠商考慮到了這一點,所以他們常常把機械泵集成到分子泵里。


實驗室里常會用到的立式分子泵和結構示意圖,可用於真空鍍膜,產生純凈的固體表面 (圖片來源:百度百科)

實驗室里常會用到的立式分子泵和結構示意圖,可用於真空鍍膜,產生純凈的固體表面 (圖片來源:百度百科)


  分子泵製造的世界裡頭,我們熟知的熱對流現象早已消失,無論外界是刀山火海我們都可以做到不知不覺。分子間的相互碰撞幾乎不存在了,唯有一些零星分子(每立方厘米10^10以下的分子,相對平時已經少幾十億倍了)會撞擊我們的身體。相對非真空下的重拳出擊,這點小撞擊連撓痒痒都不算了,從此壓力飛到九霄雲外,自己也心平氣順。


  「減壓」小貼士


  除非你有極端的壓力感應系統,比如能從耳機里聽出水力發電和風力發電的電流區別,以及擁有一個比鋼鐵還硬的內心,否則我還是不建議你使用分子泵減壓的。因為長時間在那麼低的壓力下,你的小身板也受不了。你的身體會開始腫脹,血管開始破裂,再呆下去效果只會離go die原來越近。


  所以,減壓雖好,可不要過度啊~


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