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大咖说海:高中理科知识帮我们玩转海缸,“物理课补习班”(1)

大家好,欢迎打开我的帖子,我是大咖,海水大咖。今天的大咖说海继续更新。

上一回有一位鱼友的提问和我的回答直接做成了一篇帖子的内容。这次这位可爱的鱼友又提问了:

篇幅有限,我只能截取了大概一半的信息出来,足够帮他上头条啦


就像这位鱼友说的一样,他的问题乍看起来没什么营养,但是细想起来,确实很多人并不知道这些小小的知识点。我作为一个理科生,虽然离开课堂10多年了,工作中也基本对理科的知识没什么接触,但是当年做课代表练就的一身童子功还是有的

所以本季的大咖说海,就给大家补习一下理科知识,包括物理、化学、生物三大板块。我一个人肯定想不全面,我一点点来写,非常希望有鱼友能够进行补充。

先简单的把物理、化学、生物做一个分类。凡是没有新物质产生的都叫物理学,有新物质产生的叫化学,有生物参与的都叫生物学。好了,上课铃想了,大家坐好,老司机开始给你们补课啦

物理课,第一节
物理学基本定律在海缸中的应用:

一、影响温度的物理学定律
     热力学第一定律,既能量守恒定律:一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。


热力学第二定律:不可能把从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的而不产生其他影响。
      在鱼缸中有很多设备在运行,都是在给水体做功。水泵的能量为水体的重力势能和动能提供能量,让水体上下左右这样循环起来。水体的摩擦同样会产生热量,会使得水体温度上升。同时水体流动变大,水体的蒸发量变大,蒸发吸热,也会释放一定的能量。再就是室温,会影响热量的传递。大自然就是这么神奇,不断的在追求一种平衡。


当水温高的时候,蒸发量会变大帮助水体散热,水温低的时候,蒸发量又变小,散热也变小。还有环境温度的热量传递因素,所以能量、室温、蒸发三者之间的平衡关系制约了鱼缸的温度。增加加热棒就是增加能量输入,增加风扇和冷水机就是能量输出。小伙伴们懂了吗?会控制温度了吗?

同样的道理空调在制冷的时候,会产生更多的热量,这些热量通过室外机排到了室外,我们在屋子里只能感觉到制冷。同样,我们使用的水冷机,除了分体水冷以外都是一体的,也就是说为了给鱼缸制冷而产生的热量都会排放到室内,使得室温上升。所以一定要给水冷机足够的通风空间,否则水冷机散热不好,自己也会烧坏。见过一位鱼友把水冷放在鱼缸柜子里,还关上门,门还不是百叶的.....差点没给柜子点着了......

二、分子扩散原理在海缸中的应用


1、分子扩散:在浓度差或其他推动力的作用下,由于分子、原子扽的热运动所引起的物质在空间的迁移现象,是一种质量穿的的基本方式。


分子扩散原理在海缸中实在太过常见。我们化盐的过程就是很简单的分子扩散过程,我想不用解释。

在我写的厚沙系统应用中提到过分子扩散理论。厚沙中的水体基本处于不流动的状态,水中的营养盐和溶解氧分子只是通过分子扩散而渗透进厚沙中,其中氧分子在向微氧区扩散的时候会被表面的好氧菌不断吸收,营养盐分子会被中间和深层的反硝化细菌吸收,所以厚沙中深层的营养盐和氧气浓度总是小于上层,营养盐和氧气就会源源不断的往里面扩散,进而被不断的消耗。

活石的道理也一样的,我们都知道在爆藻的时候要给活石充足的水流,目的就是加快活石内部的营养盐向水中扩散,以达到消耗的目的。

2、双膜理论:相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面(鱼缸水面),界面两侧各有一个很薄的停滞膜,相界面两侧的传质阻力全部集中于这两个停滞膜内,吸收质以分子扩散方式通过此二膜层由气相主体进入液相主体。

双模理论,可以用来解释气体与液体之间的溶解和平衡。也能够解释我们的鱼缸只要循环水流到位,即使没有蛋分也是不需要打氧的。我们知道,海水鱼比淡水鱼更加活跃,所以耗氧量比淡水鱼要大,很多鱼友担心鱼会缺氧,所以会在鱼缸中增加氧气泵。


当水流够强的时候,相界面中饱和的氧气会迅速向水体扩散,而相界面又会不段的溶解氧,以达到饱和。所以当我们鱼缸中的水流充足的时候,水体中的氧气量也是足够的,我们不需要给鱼缸打氧。
但是要知道,海水中氧气含量要低于淡水。当意外发生,突然停电,水中水流停止,而鱼的活动并没有停止,还在不断的消耗氧气,时间长了便会缺氧而死。不少玩FOT的鱼友,鱼缸密度大的时候最最害怕的就是停电,我就曾经经历过停电10个小时,鱼挂掉2/3的惨痛经历。

所以我现在会给我的FOT配备一个干电池的停电自动启动的氧气泵,防止悲剧再次发生。另外我也在设计一款锂电池充电的鱼缸停电自动启动的救命氧气泵,等于给鱼缸上了一个保险,以防万一。

三、虹吸原理在鱼缸中的应用。
虹吸是指管内最高点液体在重力作用下往低位管口处移动,在U型管内部产生负压,导致高位管口的液体被吸进最高点,形成虹吸的现象。

虹吸在鱼缸中有时候是很烦人的存在,我们的上水管出水口都没在主缸水中,下水口又没在底缸中,正好形成一个虹吸的U型管。一旦水泵停止工作,在虹吸的作用下,主缸高于出水口的水都会被吸进底缸,容易造成漫水。所以我们一定要做一个破坏虹吸的动作,那就是在上水管组成的“U型管”上,高出水面的位置设置一个开口,当虹吸产生的时候,这里会进气,破坏负压,从而破坏虹吸。

开这个口的时候要注意两点,一个是开口会出水,要让这些水流回主缸。其次如果开口受到光照会长藻,容易堵塞。所以开口时要开在背面避光。

现在有一种成品的虹吸破坏器,据说需要很大的负压才能够启动,看起来并不适合我们的缸。但是只是据说,如果有用过觉得好用的朋友可以分享一下经验。


今天先补习到这里,下课......

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