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焰火中发生了哪些物理和化学变化

admin  发表于 2017年11月30日

通过数种方法,抗生素可以选择性地锁定细菌,将细菌连根铲除,而不会打扰人体细胞。

大部分细菌的细胞壁都含有肽聚糖(peptidoglycan,一种生物大分子),而人体细胞不会产生,也不需要肽聚糖。比如,青霉素(Penicillin)就会阻断肽聚糖装配过程中的最后一步——交联步骤(cross-linking step),即转肽作用(transpeptidation)。于是,细菌的细胞壁变脆、破裂,细菌最终命丧黄泉。

另一种抗生素瞄准了病毒的代谢途径。磺胺类药物(Sulfonamide drugs)在结构上与氨基苯酸(para-aminobenzoic acid)类似,后者是叶酸(folic acid)合成所必需的。所有的细胞都需要叶酸。尽管这种维生素很容易扩散到人体细胞内,但它却无法进入细菌细胞,因此细菌必须靠自己合成叶酸。磺胺类药物会抑制叶酸合成过程中的关键酶,使细菌无法继续生长。

还有一种抗生素——四环素(tetracycline),则通过阻止蛋白合成来干扰细菌生长。细菌和人体细胞都是通过核糖体(ribosomes)合成蛋白质。四环素结合在核糖体的某个位置,阻止了信使RNA(mRNA)与转运RNA(tRNA)之间的相互作用,中断了氨基酸链的延长。而在人体细胞中,四环素不会积累,也不会阻碍蛋白质的合成。

同样,DNA的复制也是细菌和人体细胞不可或缺的步骤。像环丙沙星(ciprofloxacin)这样的抗生素,专一抑制细菌的DNA促旋酶(DNA gyrase,DNA复制过程中的关键酶)的活性,阻止DNA的复制。但这种抗生素并不会影响人体的DNA旋转酶。                                        (译/Steed  校/褚波)

焰火,或者烟火,含有易燃成分。最常见的是迫击炮管(mortar tube)发射的礼花弹(aerial shell)。它分为四个部分:升举弹药(lift charge),延时导火索(time-delay fuse),爆破弹药(breaking charge)和光效发生器(light-effect generator)。

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升举弹药是一种化学物质,可以急速燃烧,产生巨大的推力,将礼花弹射出炮管。升举弹药的另一个作用就是点燃延时导火索。在礼花弹升到适当高度时,延时导火索会触发爆破弹药。爆破弹药发生爆炸,礼花弹的内容物顷刻间散射出来。礼花弹包含了无数烟火小弹丸,一旦着火,小弹丸就会变得五光十色。这是为什么呢?原来小弹丸不只一层,而是数层,每层都含有不同的化学物质,当化学物质逐层着火时,就会发出不同的颜色。

焰火的颜色和亮度,与烟火混合剂中的金属和燃烧温度相关。当特定的金属被加热时,电子会在原子的电子层(能级)之间跃迁。当电子落回较低的能级时,就会释放一个光子,光子的波长决定了光的颜色。最容易产生的颜色依次是红色(锶)、绿色(钡)、黄色(钠)和白色(钛)。蓝色较难产生,因为反应温度必须要刚好合适才能发出蓝色。相反,火花则来自于燃烧速度较慢的混合剂。焰火形状的产生,例如环形、心形以及笑脸形,要求小弹丸精准地布置在礼花弹的内部。

所有的焰火混合剂都包含了燃料和氧化剂。这些混合剂通常由金属硝酸盐和碳基燃料构成。当混合剂被引燃,它们就会转变成气体,并释放出大量的热量(温度超过2,000摄氏度)。伴随着高温的产生,炫目的光芒便进入我们的视野。多种因素控制着焰火的反应速度,包括礼花弹的成分和一些物理性质,例如弹丸颗粒的大小(越小意味着越快),助燃剂(例如硫和糖)或滞燃剂(例如盐)的存在,高压或密封(可以加快反应速度),较低的装填密度(降低反应速度),以及湿度(moisture content)等等。


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