春节期间想出去玩,可是家里经常断电,于是只好把里面的东西先处理掉。处理完了之后冒出一个诡异的想法:能不能对冰箱做点手脚,让自己回家后能知道出门在外这段时间里面家里冰箱有没有断过电呢?如果能的话,能不能知道是断了几次电呢?
对于电气背景的 Geek,这个问题一点难度都没有,不过你至少得需要一块电路板和几个芯片,甚至你还不得不静下心来给单片机编程。不过,这对于一个宅了一年即将出行的心神不宁的 Geek 来说似乎有点不靠谱。那么,能不能不用这么复杂,仅凭家里随手可得的一些东西就达到目的呢?可以,而且简单到让你咋舌——只用水和杯具。首先,我们假设每次断电的时间都长到足以让冰箱内部的温度回到室温(这样的停电才算真的停电嘛)。
一次断电,冰棍知
如果只需要检测一次断电,方法不仅很多,而且连杯具都可以不要。你可以在冰箱里冻一些面或者饺子。如果断过电,你回来的时候会发现这些面食都结成一坨。你也可以冻点冰棍或者其他有形状的冰。冰箱电一断,冰化成水,在冰箱里变成一层水膜。这样你回家的时候便会看见冰箱底面有一层冰。
两次断电,杯具知
那如果是两次呢?这个时候冻冰的想法就不可行了,因为只要第一次解冻时间足够,使得水膜在冰箱内均匀分布,那么第二次解冻并不能让水膜的形状发生什么明显改变。换个思路吧。
首先介绍两个小常识。水变为冰,体积会增大,因为水分子间形成了更多的氢键,这种有序的排列使得分子间的空隙更大了。因此,如果你把一满杯水放进冰箱,你会得到比一满杯多的冰。然而,这些多出来的冰并不沿着杯壁流下来,而是在杯口形成一个鼓包。这是因为水从外部向内结冰,因此杯口的水结成冰以后,即使杯内部的水体积膨胀,也不会有水流出来。然而,这些冰融化的时候却会有水从杯壁流出,因为水从最外部开始解冻,而杯口部分鼓包的倾斜角度使得融化的水立刻流到杯壁上。
根据上面的常识,可以设计检测冰箱是否两次断电的方法。首先把一满杯水倒入冻冰块的小格子容器中,然后把冻好的冰块倒回到那个杯子里,放回冰箱。这样一来,如果只有一次断电,那么杯子中的冰块会融化变成一满杯水,然后再冻成一个有鼓包的冰疙瘩,此时水并没有流出。如果再来一次断电,根据上面说的常识,水会有流出。这样一来,即使电力恢复,水又冻上,仍然可以根据杯子壁上是否有水珠来判断是否断了两次电。
多次断电,杯具仍然知
那么如果是三次断电呢?或者更变态一点,如果是任意次断电呢?这个时候会比较复杂,不过如果假设流出杯子的水不是全部粘在杯壁上,那么仍然可以根据上面的常识解决这个问题。这时你需要利用第二次解冻时杯子内流出的水,因为这些水不仅记住冰箱曾经有过第二次断电,而且还把这个信息沿着重力方向传递下去。你可以把这个杯子(假设为 A)放到另一个杯子 B 里面,并且 B 的高度比 A 的小,但杯口面积比 A 的底面积大。在你出家门的时候,除了完成上面所说的步骤之外,你还需要在 B 杯中预先倒一些水,使得当 A 第二次解冻水溢出时流到 B 杯中的水量刚好能使 B 杯的水变满。这样一来,第三次解冻以后,B 杯的杯壁有水流出,而前两次解冻时不会出现这个情况。以此类推,需要测到第 n 次断电,你只需要 n - 1 个杯子和一些水就行了。