制作发丝湿度计

制作发丝湿度计

作者：亚洲

当天气变得潮湿时，你会因为湿而乱的头发而“抓狂”吗？

你知道吗，头发会在潮湿的天气里变得膨胀一些。利用这个现象，我们可以做湿度计，湿度计是用来测量空气中水分的装置。当然，除了帮助你预测坏头发的日子，它还有一个重要的用途——预测天气。

▲ 头发的结构

实验原理

我们要做的这个湿度计的关键部分就是你的头发。因此，在做这个实验之前，我们需要先了解头发是如何出色地完成这项任务的：

头发分为发干和毛囊两部分。发干是头发伸出皮肤表面的部分，而毛囊则是埋在皮肤表面下的部分。人类发干的最外层是由数层扁平的角质层细胞构成，角质层细胞非常坚韧，上面还有一层由特化分子形成的表层（称为脂质），能排开水分，保护发丝；角质层里面包围着一层皮层细胞（构成了皮层），扁平的皮层细胞是纤维状，带有各种不同暗度的色素颗粒，让发丝呈现出它们的自然发色。

头发中有90％（干重）是由角质蛋白组成的，而构成角质蛋白的氨基酸中最常见的是半胱氨酸。

半胱氨酸的连接方式有多种，其中的一种是二硫键。这种化学键的连接力比较强，使头发强韧。

半胱氨酸上的氢原子还会与水分子间形成氢键。由于潮湿空气中有更多的水分子，使半胱氨酸与水分子形成的氢键也就更多，而氢键的存在可以使头发在潮湿的空气中膨胀。

实验材料：

医用酒精；约20厘米长的头发；一块扁平的硬纸片；两枚钉子；一枚硬币；泡沫塑料板（约20厘米长，10厘米宽）。

实验步骤

1

你可以在碗里配制含有25％酒精与75％水的溶液（一汤匙水和一茶匙酒精），用棉花棒沾一点稀释后的酒精溶液，擦拭每一根头发，这样做可以去除头发上残留的油脂，让水更容易渗透到发丝。擦拭后，把头发暂时放在一个你容易找到的地方。

2

把硬纸片裁剪成一个等腰三角形（两边要稍长一些），当作指针；然后，用胶带把硬币粘在指针上靠近指针顶点的位置；再把一枚钉子钉在靠近指针底边的位置，使指针钉在泡沫塑料板上；活动钉子保证指针能够灵活转动。

3

在硬币和钉子之间，用胶水将发丝粘在指针上面。把指针固定在泡沫塑料底座长边约四分之三处，将钉子钉入底座，并确保指针能够绕钉子灵活转动。

4

把另一枚钉子钉在底座顶端旁约2.5厘米处，与发丝粘在指针上的位置处于一条直线。

5

拉直发丝，使指针指向与地面保持平行，即指针与发丝垂直。然后，把发丝的另一端固定在钉子上。

6

现在画湿度刻度了，刻度范围是0-100％。

0：用吹风机慢慢吹干发丝，直到发丝的长度不再减小，将指针指向的位置标记为0。

100％：将湿度计放到潮湿的环境中（比如刚洗完澡的浴室）放置20分钟，将此位置标记为100％。

完成上述步骤后，这个湿度计就做好了。当空气潮湿时，头发会膨胀伸长，令指针向下指；当空气干燥时，头发会收缩变短，令指针向上指。

实验思考

（1）你可以思考一下，放在指针上的硬币是起什么作用的呢？

（2）吹干头发会影响其结构，从而对湿度计的精度也造成影响吗？你可以多做几个湿度计，并尝试每个湿度计的发丝在吹风机下吹不同的时间。你要使用相同的热量设置，并让吹风机和发丝保持相同的距离。你可以用使用吹风机的时间来标记发丝。将湿度计并排放在一起，观察指针的变化是否一样，看你的想法是否正确。

（3）刚有人洗过澡后，你的湿度计是不是显示浴室比家里其他的房间还要潮湿？如果把湿度计放在户外，在下雨天，湿度计的读数是不是比晴天时高呢？

（4）如果浴室空间很小，门又一直关着，有人洗过澡之后，它的湿度可能达到近100％。如果湿度计经过正确的校正，此时读数应该也会达到近100％。其他房间的湿度可能要低得多，取决于居住环境的潮湿程度及其他因素（例如是否有正在运转的除湿机或水族箱）。跟其他测量湿度的仪器比较之后，如干湿球湿度计或电子湿度计，你可能会发现你的湿度计有20％～30％是不准确的，但你可以利用这些仪器来校正你的湿度计，来提高其准确性。

（5）在一天中，你认为房子里同一房间的湿度是否会发生变化？室内和室外的变化有什么不同？你可以连续记录多天，看看这个变化和你预计的是否一致。

▲ 人们在19世纪末使用的湿度计，高415毫米，宽89毫米