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為什麼在潮濕的天氣里,髮型更容易凌亂?|科學DIY

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為什麼在潮濕的天氣里,髮型更容易凌亂?|科學DIY

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不知道你有沒有注意到一個生活現象,那就是,在潮濕的天氣里,呆毛更容易翹起來,不容易打理,天氣潮很容易造成定型失敗。

而在乾燥的天氣,呆毛反而不容易捲起來。另外一個現象是,洗完頭以後,濕漉漉的頭髮實際上會變長一點。

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隨著濕度增加,頭髮開始變得蓬亂。

這些普遍的現象背後的原理其實是一樣的,而且它曾經被用來製造一種非常有用的儀器,猜猜是什麼。

關鍵概念

氫鍵,濕度

材料和操作

幾根頭髮(最好是20厘米以上的)

吸管

尺子

硬紙板

圖釘

操作很簡單,做成下面這樣就可以了:

為什麼在潮濕的天氣里,髮型更容易凌亂?|科學DIY

或者反過來做成這樣也可以:

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以第一張圖為例:

1 把圖釘釘在硬紙板上(上圖中黃色圓點的位置)。

2 把下面的圖釘釘住一根吸管。

3 把頭髮繞在上面的圖釘和下面的吸管上。

4 現在可以開始試驗了。用吹風機把頭髮吹乾,在吸管指向的地方寫上「濕度低」幾個字;

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用水把頭髮潤濕,在吸管指向的地方寫上「濕度高」幾個字。

所以你猜到了嗎,我們做了一個頭髮濕度計出來。

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原理

我們製造的,是一種頭髮濕度計。

實際上,在濕度高的時候,頭髮會變長;在濕度低的時候,頭髮會變短。

利用頭髮的這種特性,瑞士物理學家和地質學家奧拉斯-貝內迪克特·德索敘爾(Horace Bénédict de Saussure)在1783年發明了製造了史上第一個毛髮濕度計(hair tension dial hygrometer),也叫伸縮式濕度計,用來預報天氣,沒想到吧。

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奧拉斯-貝內迪克特·德索敘爾(Horace Bénédict de Saussure)

而且,這種頭髮濕度計因為性質可靠,製造方便,一直被用到20世紀60年代,直到後來被更加精細的電子濕度計取代。

為什麼頭髮的長度會隨著濕度變化?

實際上,頭髮的主要成分是角蛋白這種蛋白質,和指甲的成分一樣。

角蛋白本身會像彈簧那樣捲起來。

在頭髮里,角蛋白之間由2種力結合:1種是組成角蛋白的半胱氨酸(cystein)形成的比較強的交叉鏈接(cross-links),另一種是比較弱的氫鍵。

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頭髮的角蛋白,角蛋白間的交叉鏈接(紅色)以及氫鍵(黃色)示意圖。

如果空氣濕度變大,或者頭髮里進了水,氫鍵就很容易斷裂,角蛋白「彈簧」就會被部分釋放,頭髮就會自然拉伸。如果把頭髮弄乾,那麼角蛋白之間的氫鍵就會再次形成。

當空氣濕度從0%增加到100%的時候,頭髮絲的長度就會增加2.5%。雖然頭髮絲增加的長度看起來不多,但是這種變化率非常規則,因此很適合用來指示環境濕度。

其實我們生活中就經常利用角蛋白氫鍵形成和斷裂的原理——把頭髮弄濕,拗造型再吹乾,就是讓角蛋白氫鍵斷裂再重塑的過程。

當然了,在潮濕的天氣里,好不容易吹出來的髮型容易原形畢露也是因為氫鍵斷裂,髮絲回到了自然捲曲的狀態。

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現在常用的的電子濕度計的原理,主要是測量空氣的電容或電阻,因為空氣的電容和電阻會隨著空氣濕度變化。

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電子溫濕度計

除了頭髮,你也可以用多種纖維替代。人們還曾用尼龍絲製造原理類似的尼龍絲型濕度計。

如果你是個可愛的短頭髮的小孩,家裡也沒有尼龍絲,那麼你還可以用其他簡單的天然材料來製作濕度計。比如,松果。

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是的,松果和頭髮一樣,也可以指示環境濕度。

1997年,英國雷丁大學(University of Reading)大學仿生中心的學者發表在《自然》(Nature)上的一項研究發現,在天氣比較潮的情況下,長在樹上的松果就會合起來;如果天氣比較乾燥,松果就會打開。利用這點,松樹就可以傳播自己的種子。

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泡在水裡,松果就合起來了。

為什麼天氣潮濕的時候,松樹不想傳播種子?

因為潮濕的天氣里,種子的播撒距離不會太遠。想想看下雨天種子會彈很遠么?

當然了,即使松果已經從松樹上掉了下來,它依然保持了這種隨濕度張合的性質。

利用松果的這種性質,雷丁大學的工程學教授 George Jeronimidis 設計了一種可以在室內濕度大的時候開窗,室內濕度低的時候關窗的類似於纖維素的材料。這樣不用浪費電力,就可以自動調節室內濕度了。

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一天中,松果隨環境濕度張開閉合。

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