新冠肺炎疫情防护中的物理知识

丁晓庆

(江苏省南京市金陵中学西善分校，江苏 南京 210041)

1 引言

笔者从物理的视角分析新型冠状病毒与相关疫情防护中的知识，并挖掘其在中考物理中可能出现的以新冠疫情为背景的考点。

2 口罩中的物理知识

口罩在新冠肺炎疫情防护中起到了非常关键的作用，以普通的医用外科口罩为例，其主要材料为三层熔喷无纺布。

熔喷布以聚丙烯为主要原料，纤维直径可以达到0.5-10微米，这些具有独特的毛细结构的超细纤维增加了单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性,可作为过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料及擦试布等。

纺粘无纺布是在聚合物已被挤出、拉伸而形成连续长丝后，用长丝铺设成网，纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法，使纤网变成无纺布。无纺布具有强度高、耐高温性能好(可在150℃环境中长期使用)、耐老化、抗紫外线、延伸率高、稳定性和透气性好、耐腐蚀、隔音、防蛀、无毒等特点。

对比上面的资料，新冠肺炎病毒的大小约为80纳米，比熔喷布的纤维直径和孔径小得多，就算口罩面料有三层，对该病毒的过滤作用其实很有限！在中考物理中可创设与口罩相关的情景，编制长度单位换算的考题。

医用外科口罩主要利用熔喷布的静电吸附作用，因为带电体可以吸引轻小物体，人们在佩戴口罩呼吸时，很容易通过静电吸附作用将新冠肺炎病毒拦截下来。但静电作用的长期保持需要一个干燥的环境，所以口罩的外面两层为具有防水性能的无纺布，可起到保护静电吸附作用的目的。由于人们在呼吸过程中会不断产生水汽，增加了口罩的湿度，所以一次性外科口罩一般在连续使用4个小时后就需要丢弃。

中考物理中可以针对延长口罩使用时间的问题，编制考试题，如：小明外出取快递，医用外科口罩只戴了20分钟，他为了以后可以多次使用该口罩，用洗衣液和清水将口罩清洗干净后挂在阳台进行晾晒，以备继续使用。在这一情景中，清洗口罩的过程会使熔喷布的静电吸附作用消失，所以不能这样操作。再比如说将使用过的医用外科口罩在沸水中烫煮，这一方法也是行不通的。正确的做法是在平时生活中可以将使用时间较短的一次性外科口罩挂在阳台通风处晾晒几日后继续使用，或直接用紫外线杀灭病毒后使用。当然，如果佩戴口罩去过医院等高危地方后，口罩还是要及时丢弃，不要重复使用。对于这一类开放性问题，我们可以编制阅读材料题考查相关物理知识。

3 N95口罩中的物理原理

防护效果更好、使用时间更长的口罩要数N95口罩了，3M的N95口罩上装有一个呼气阀(图1)，这个呼气阀只有在呼气时才能打开，吸气时关闭，呼吸更为顺畅，这种口罩的呼气阀利用负压原理工作，对病毒的防护是防外不防内，所以对于健康者有保护意义，但如果是病毒携带者佩戴，则会随着每次呼气对周围环境造成污染，无法阻断病毒的传播。

图1

4 利用负压原理有效防止隔离病区的病毒扩散

为有效防止隔离病区的病毒扩散、污染医院周围的环境，在病房的设计上利用负压原理，即利用风机在隔离病区制造一个低于外界大气压的负压环境，这样在进入隔离病区时，病毒就无法借力从通道口扩散出去了。这一利用内外压强差进行隔离防护的方法，普通的病房是无法做到的。

5 疫情防护中的其他物理知识

另外还有许多物理知识可以应用到疫情防护当中。

(1) 紫外线有杀菌消毒的作用。

(2) 医用防护服应使用什么样特性的面料制作效果比较好?

要耐磨、不易破损、气密性好，否则起不到防护的作用。

(3) 穿上防护服后，由于呼吸的原因，在隔离面罩上的水汽会越积越多，会影响到使用者的视线，这些小水滴是如何形成的？又该如何消除它呢？

这一情景可用来考查物态变化中的液化知识，引导学生运用物理知识提出改进意见。

(4) 医用橡胶手套的内外两面如何区分？

橡胶手套内外两个面外观差不多，正反不易区分，在佩戴时可以从摩擦力的角度去区分，橡胶手套内侧要比外侧要光滑一些，这样易于佩戴，外侧更粗糙一些，这样戴上手套后抓握物品时摩擦力会大一些。

6 结语

以疫情防护这一事件为素材，我们可以从中挖掘出许多中考物理考点，有长度的单位、物质的物理属性、静电的吸附作用、紫外线的作用、增大或减小摩擦力的方法、物态变化、内外压强差等，充分反映生活、物理、社会的互动关系，让初中生能够认识到物理的实用性。