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螳螂虾出拳时可以产生2万高温,高于太阳表面温度,关于螳螂虾知识

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螳螂虾一拳的力量,高达400~1500N,足以击碎贝壳,击断螃蟹的大鳌。螳螂虾一拳的力量,高达400~1500N,足以击碎贝壳,击断螃蟹的大鳌。那为什么螳螂虾只能击断螃蟹的大鳌,而不是完全击碎呢?根本原因就是, 持续的时间太短了。无论螳螂虾还是手枪虾这种,依靠瞬间爆发力的,虽然力量都十分的惊人,但由于作用时间极短,破坏能力也仅仅只能杀死一些小鱼小虾。

关于螳螂虾

雀尾螳螂虾是软甲纲、齿指虾蛄科的节肢动物。体长最大可达18厘米,外表颜色非常鲜艳,由红、蓝、绿等多种颜色构成。是一种外表颜色类似孔雀的肉食性节肢动物。触角鳞片为橘红色,末端外缘黑色,头胸甲前侧缘具有镶白边的黑色及咖啡色蜂巢状纹路,胸前大螯钩有很大的弹出力量,能在瞬间挥出它那棍子般的前螯砸向猎物。

行底栖生活,常栖身于珊瑚礁岩缝、洞穴中,亦可居住于砾石或贝壳的底部。肉食性,主要猎食海洋底层行动缓慢的腹足类、双壳类、甲壳类动物,人工饲养时可喂食鱼肉、虾肉等动物性食物。

雀尾螳螂虾为何会被养鱼爱好者视为通缉犯呢?原因是它太凶残又领域性强。如果把一只雀尾螳螂虾放进一个大鱼缸里,过不了多久,鱼缸里其他的小动物就会被雀尾螳螂虾给吃个精光,所以雀尾螳螂虾只适合单养。此外,由于雀尾螳螂虾平常多栖息在石礁的岩石缝中,有些养鱼爱好者不想花大钱来装饰自家的鱼缸,就去找些天然的"活石"来省钱,结果就意外地把这些"偷渡客"一同给带回来了。所以当养鱼爱好者想去外面找些"活石"来装饰鱼缸时,你可要仔细看看,可别把这些不速之客也带回来。

之所以会用"雀尾螳螂虾"来称呼它,除了其外表像孔雀,最主要还是它猎食的方式像螳螂。雀尾螳螂虾的前螯钩经过数千万年的演化,已经进化成一对威力十足的"弹簧铁拳"。当有猎物靠近时,它就用那对弹力十足的前螯钩狠地往猎物身上敲下去,而且不止一次,雀尾螳螂虾会视情况给予更多地追击,是相当聪明的肉食性动物,如同拳击手快速使用刺拳攻击对手般,只是雀尾螳螂虾的刺拳更具威力与速度(当然每次使用都消耗它不少的体力)。

螳螂虾的出拳速度

螳螂虾中的天花板,孔雀螳螂虾的确有击碎指骨的能力,但这也就是上限了。当然,也正是因为出拳力量足够大,所以能在短短几毫秒的时间内,让拳头加速到80km/h,也即22.22m/s,期间产生的最高加速度,达到100000m/s^2。

如此短的时间,如此高的加速度,螳螂虾是如何做到的?其实,螳螂虾的出拳,类似于弩机的发射。它们的附肢相当于一个弹簧系统,当附肢收缩时储备弹性势能,然后再用类似于门闩的开关进行控制。当需要出拳时,神经系统仅仅需要控制这个开关,调整方向,拳头就会自动弹射出去。

螳螂虾的小拳头,按照5g来算计,我们容易计算出,它出拳的能量仅仅只有1焦耳左右。1焦耳的能量太低了,人体一秒钟消耗的能量就多达100焦耳。不过这一拳是在几毫秒之内打出。这个过程的功率,高达200~300W。虽然这个功率已经不小了,但并不足以在局部地区出现匹敌太阳的高温。

那么,螳螂虾是如何做到一拳打出2万℃的高温呢?

秘密就藏在击打的细节上。螳螂虾击打的整个过程发生在数毫秒内,但其实,击中猎物的瞬间作用力,发生在更短的时间内在3ms的出拳时间内,孔雀螳螂虾对猎物产生了两次力量冲击。

每一次的作用时间都仅仅只有50μs:

这样击打在猎物身上的一瞬间,功率便高达2万W。即便考虑到一些能量损失,也有1万W左右。这2万W的功率,仅仅作用在击打的极小范围内,足以在瞬间产生小范围的高能超声波,从而发生空化作用,形成瞬间的气泡。

这些气泡膨胀变大后,又会在压强的作用下(或者接触壁面),一瞬间崩塌。从而在局部空穴中产生高压、高温。崩塌过程,压强足以产生上千个大气压,超过5000℃的高温。空化作用产生的高温高压,甚至还会进一步发生多种化学和物理反应。虽然空化作用,已经能产生如此高的温度,但也没有达到2万℃。螳螂虾能打出2万℃高温是因为,是因为在发生空化作用的同时,还出现了声致发光。声致发光的必要条件是水中存在气泡。

无论自然水域本身存在的气泡,还是因为空化作用而产生的气泡,都可能成为声致发光的条件。螳螂虾击打过程中,空化作用和声致发光是一个连续发光的过程。这个过程产生的冲击,就是螳螂虾击打时,对猎物造成的第二次冲击。第二次冲击的力量,最高可以达到第一次冲击的2.8倍。但平均来说,只有第一次冲击的50%。虽然平均冲击力更小了,但声致发光的过程,却足以让空穴内的气体等离子体化,电离内部的惰性气体,如果水中存在单一的气泡,气泡会出现周期性的压缩和外扩,从而不断发出光来,并产生超高温度。每次闪光的时间,短至皮秒级别。

当然,对于有着众多气泡的自然水域,并不会出现这样的周期性变化,仅仅出现一次性的发光。能量密度,决定着它的发光强度。一些螳螂虾在击打猎物时,可以观察到声致发光现象。气泡的能量密度越高,产生的声致发光也越强。按照螳螂虾击打过程中,对局部区域作用的能量密度,也的确足够产生声致发光。声致发光强度和能量密度的关系

通过瑞利-普莱塞特方程[3],可以求得声致发光的温度。声致发光的最低温度达到2万K,最高可以达到几百万K。总的来说,能量对物体的破坏程度,主要看能量密度。而破坏范围有多大,主要看能量总量。

对于螳螂虾自身来说,虽然它的拳头受到的能量冲击密度最高,但很明显在古老的进化旅程中,它们的拳头进化出了至少能承受十几,甚至几十Mpa的能力。而对于1焦耳的总能量来说,自然也不会对它的整体造成什么危害。

一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫做这种物质的比热容。

上述逆过程也是成立的。即,一定质量的某种物质,在温度降低时放出的热量与它的质量和降低的温度乘积之比,叫作这种物质的比热容。

比热容的定义式:c=Q/(m△t);上述公式中,Q为热量,c比热容,m为物体的质量,△t为温度差。

比热容的单位是:焦每千克摄氏度,符号是J/(kg℃)。

物质改变相同温度时释放或吸收的热量,和物质类型(物质比热容),物质质量有关。

高压泡质量小,比热低,使高压炮温度升高到6000°的能量,传递到周围螳螂虾、海水上,只能使温度上升一点点。

螳螂虾产生的瞬时温度高,但是能量少,所以并不能使螳螂虾温度升高很多。

对物质世界产生作用的是能量而不是度量,无论速度,温度,力量都需要在至少一个维度和质量上产生累积关系才能影响物质。速度极快,但是作用时间极短,或者质量极小都是无法产生足够的动能的。温度极高,没有足够的时间传导或者容纳这个高温的质量极小,就不够去影响其他组织。

太阳表面温度为何会产生那种恐怖效果,原因是太阳的温度是持续性的,你接受不到太阳光,不代表太阳不存在,而持续性的太阳光对靠近其的物体是一种伤害,可以参考一下,月球的温度,白天可以达到可以沸腾水,晚上可以凝结天然气,这样严酷的环境人当然比较害怕

螳螂虾虽然可以产生太阳那样的温度,但是其时间很短,无法对海水产生致命的升温作用,水即可将其热量彻底吸收。可以举一个例子,人类可否经受核辐射,答案是人类可以短时间接受部分强度比较小的核辐射,但是时间长,辐射强度大,辐射次数多的情况,人类就一点也扛不住了,这也是为何不提倡经常性的体检,拍片等的原因,也恰恰说明螳螂虾这样的情况对人来说问题不大,但其猎物确实顶不住,也确实是熟了

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