一篇推理小說(shuō)中運(yùn)用到的物理原理

【摘要】推理小說(shuō)是以推理方式解開故事謎題的一種小說(shuō)。20世紀(jì)二、三十年代在歐美得到發(fā)展;六、七十年代以來(lái)在日本風(fēng)行，居世界首位。推理小說(shuō)這個(gè)名稱，也是在日本首先起用的。它的內(nèi)容大體與偵探小說(shuō)一致，主要區(qū)別在于它注意科學(xué)的邏輯推理，運(yùn)用推理手段撥開疑云迷霧，揭示案情和破案過(guò)程。優(yōu)秀的推理小說(shuō)，不僅情節(jié)曲折離奇，引人入勝，而且通過(guò)深入細(xì)致的分析和精確的判斷使人佩服;不僅使人獲得藝術(shù)上的享受，而且得到思想方法上的啟發(fā)。在推理小說(shuō)中，作案手法和破案手法必須合理且科學(xué)。也就是說(shuō)，推理小說(shuō)不允許采用偽科學(xué)、純幻想或投機(jī)的機(jī)關(guān)裝置，所以推理小說(shuō)在設(shè)計(jì)案情的時(shí)候通常會(huì)涉及很多方面的知識(shí)，化學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理等等方面的知識(shí)。其中，推理小說(shuō)中涉及的知識(shí)比較廣泛，不乏物理原理。

【關(guān)鍵詞】推理小說(shuō);氣體壓強(qiáng);物理;理想氣體狀態(tài)方程

現(xiàn)就一篇推理小說(shuō)中涉及的物理原理進(jìn)行討論，該小說(shuō)中的罪犯是一名中學(xué)物理教師，所以會(huì)利用物理知識(shí)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)。在該小說(shuō)中就利用大氣壓強(qiáng)設(shè)計(jì)了一個(gè)密室，在解釋原理時(shí)，書中用查理定律和玻義耳定律進(jìn)行了解釋?，F(xiàn)在從理想氣體狀態(tài)方程的角度對(duì)該原理進(jìn)行解釋。

理想氣體狀態(tài)方程表達(dá)式： ， 代表氣體的壓強(qiáng)， 代表氣體的體積， 代表氣體的摩爾數(shù)， 是普適氣體常量，在國(guó)際單位制中， 。將日常生活中的氣體看成是理想氣體，則可以使用該公式。

對(duì)于封閉的房間，氣體的摩爾數(shù)保持不變，理想氣體狀態(tài)方程中的體積是固定值，氣體壓強(qiáng)會(huì)隨溫度的升高而升高。假設(shè)攝氏零度時(shí)所對(duì)應(yīng)的大氣壓是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即 ，用 表示，由理想氣體狀態(tài)方程

當(dāng)溫度為 時(shí)，因?yàn)?，室內(nèi)的氣壓：

將比 增大20/273，是 293/273倍，即 。在此基礎(chǔ)上通過(guò)空調(diào)讓室內(nèi)溫度上升 ，此時(shí)室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)用 表示，由理想氣體狀態(tài)方程，同樣可以算出：

將比 的室內(nèi)氣體壓強(qiáng) 增大1/293，是 的294/293倍。對(duì)于通常高為 ，寬為 的臥室門來(lái)說(shuō)，作用在門上的氣體壓力可以利用氣體壓強(qiáng)計(jì)算，因?yàn)槭彝馐?，室內(nèi)比室外高出 ，由牛頓第三定律，室內(nèi)和室外均有 的氣體壓力作用在門上，所以二力平衡，互相抵消，只需計(jì)算多出的 氣體壓強(qiáng)所產(chǎn)生的壓力就可以知道門的內(nèi)側(cè)比外側(cè)多承受的力是多少。先計(jì)算室內(nèi)比室外多的壓強(qiáng)：

計(jì)算臥室門的面積：

計(jì)算臥室門內(nèi)側(cè)多承受的作用力：

這么大的力到底有多大呢？由公式 把這個(gè)力換算成需要提的物體質(zhì)量更容易體會(huì)力的大小。

可以看到當(dāng)室內(nèi)比室外高 時(shí)，作用在臥室門上的力相當(dāng)于提起 的物體所需要的力，臥室門開門方向通常是向內(nèi)側(cè)開門的，對(duì)于一間封閉的房間，室內(nèi)空氣完全密閉，和外界沒(méi)有空氣交流，這時(shí)想打開門是比較費(fèi)勁的。如果讓室內(nèi)比室外高出 ，這個(gè)力將成倍數(shù)變化，就會(huì)變成提起 的物體所需要的力。如果讓室內(nèi)比室外高出 ，這個(gè)力就會(huì)變成提起 的物體所需要的力。這時(shí)要開門應(yīng)該說(shuō)一般人都辦不到?？梢妼?duì)于封閉性良好的房間，只是利用空調(diào)，提高室內(nèi)溫度將會(huì)使不上鎖的房間比上鎖的房間還難以打開。

【總結(jié)】

在這篇推理小說(shuō)中，罪犯就是利用理想氣體狀態(tài)方程將沒(méi)上鎖的房間打造成了一個(gè)比上鎖的房間還難打開的密室。在此也感慨于作家的奇思妙想，能將小小的物理原理加以聯(lián)想，應(yīng)用進(jìn)小說(shuō)中，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)如果不多學(xué)習(xí)，怕是連小說(shuō)都看不懂了。其他知識(shí)不知道是否正確，但就這個(gè)物理原理來(lái)講，作者解釋地非常到位。經(jīng)過(guò)計(jì)算也可以發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)數(shù)據(jù)正確。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 張山林.物理原理在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J]. ?科學(xué)與信息化.2021，（2）：119.

作者簡(jiǎn)介：張佳慧（1980—），女，漢族，黑龍江佳木斯人，軟件工程碩士，實(shí)驗(yàn)師，攀枝花學(xué)院，研究方向：大學(xué)物理教學(xué)。