一篇推理小說中運用到的物理原理

【摘要】推理小說是以推理方式解開故事謎題的一種小說。20世紀二、三十年代在歐美得到發展;六、七十年代以來在日本風行，居世界首位。推理小說這個名稱，也是在日本首先起用的。它的內容大體與偵探小說一致，主要區別在于它注意科學的邏輯推理，運用推理手段撥開疑云迷霧，揭示案情和破案過程。優秀的推理小說，不僅情節曲折離奇，引人入勝，而且通過深入細致的分析和精確的判斷使人佩服;不僅使人獲得藝術上的享受，而且得到思想方法上的啟發。在推理小說中，作案手法和破案手法必須合理且科學。也就是說，推理小說不允許采用偽科學、純幻想或投機的機關裝置，所以推理小說在設計案情的時候通常會涉及很多方面的知識，化學、醫學、物理等等方面的知識。其中，推理小說中涉及的知識比較廣泛，不乏物理原理。

【關鍵詞】推理小說;氣體壓強;物理;理想氣體狀態方程

現就一篇推理小說中涉及的物理原理進行討論，該小說中的罪犯是一名中學物理教師，所以會利用物理知識進行相關設計。在該小說中就利用大氣壓強設計了一個密室，在解釋原理時，書中用查理定律和玻義耳定律進行了解釋。現在從理想氣體狀態方程的角度對該原理進行解釋。

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

對于封閉的房間，氣體的摩爾數保持不變，理想氣體狀態方程中的體積是固定值，氣體壓強會隨溫度的升高而升高。假設攝氏零度時所對應的大氣壓是一個標準大氣壓，即 ，用 表示，由理想氣體狀態方程

當溫度為 時，因為 ，室內的氣壓：

將比 增大20/273，是 293/273倍，即 。在此基礎上通過空調讓室內溫度上升 ，此時室內的氣體壓強用 表示，由理想氣體狀態方程，同樣可以算出：

將比 的室內氣體壓強 增大1/293，是 的294/293倍。對于通常高為 ，寬為 的臥室門來說，作用在門上的氣體壓力可以利用氣體壓強計算，因為室外是 ，室內比室外高出 ，由牛頓第三定律，室內和室外均有 的氣體壓力作用在門上，所以二力平衡，互相抵消，只需計算多出的 氣體壓強所產生的壓力就可以知道門的內側比外側多承受的力是多少。先計算室內比室外多的壓強：

計算臥室門的面積：

計算臥室門內側多承受的作用力：

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

可以看到當室內比室外高 時，作用在臥室門上的力相當于提起 的物體所需要的力，臥室門開門方向通常是向內側開門的，對于一間封閉的房間，室內空氣完全密閉，和外界沒有空氣交流，這時想打開門是比較費勁的。如果讓室內比室外高出 ，這個力將成倍數變化，就會變成提起 的物體所需要的力。如果讓室內比室外高出 ，這個力就會變成提起 的物體所需要的力。這時要開門應該說一般人都辦不到。可見對于封閉性良好的房間，只是利用空調，提高室內溫度將會使不上鎖的房間比上鎖的房間還難以打開。

【總結】

在這篇推理小說中，罪犯就是利用理想氣體狀態方程將沒上鎖的房間打造成了一個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想，應用進小說中，同時也發現如果不多學習，怕是連小說都看不懂了。其他知識不知道是否正確，但就這個物理原理來講，作者解釋地非常到位。經過計算也可以發現該項數據正確。

【參考文獻】

[1] 張山林.物理原理在機械設計中的應用研究[J]. ?科學與信息化.2021，（2）：119.

作者簡介：張佳慧（1980—），女，漢族，黑龍江佳木斯人，軟件工程碩士，實驗師，攀枝花學院，研究方向：大學物理教學。