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1、生活中的物理现象解析 2 1冰棍 冒汽 夏天的气温比冰棍的温度高得多 冰棍一遇到空气就要融化 融化时要从周围的空气中吸收大量的热 使空气的温度下降 平时空气里含有一定量的水蒸气 由于温度突然降低 就达到饱和或过饱和状态 也就是说 冰棍周围的空气由于温度降低 便容纳不下原来所含的那么多水蒸气了 在这种情况下 多余的水蒸气就结成微小的水珠 形成一团团飘浮着的雾状水滴 经光线照射 就成了白色的水汽 云 雾 雨 雪形成的原因也是这样 江河湖海里的水 受到阳光照射后 不断地变成水蒸气 飘散在空气中 含有水蒸气的空气受热上升 升到一定高度 遇到冷空气 就凝成一团团悬浮的小水滴 这便是云 靠近地面的水蒸气
2、遇冷也能结成一团团悬浮的小水滴 这就是雾 所以云和雾在本质上是相同的 在合适的条件下 云里的小水滴不断地合并成大水滴 直到上升的气流托不住它的时候 便降落下来 形成雨 如果是冬季 这些水滴就结晶成雪花漫天飘舞 不过 空气中饱和水汽的凝结 必须有它凝结的 核心 才行 这个核心就是飘浮在空气中的尘埃 它是促进云 雾 雨 雪形成的必要条件之一 云雾的秘密 使英国物理学家威尔逊受到很大启发 经过研究 他于1894年发明了一个叫 云雾室 的装置 它里面充满了干净空气和酒精 或乙醚 的饱和汽 如果闯进去一个肉眼看不见的带电微粒 它就成了 云雾 凝结的核心 形成雾点 这些雾点便显示出微粒运动的 足迹 因此
3、科学家可以通过 云雾室 来观察肉眼看不见的基本粒子 电子质子等 的运动和变化情况 同时 还发现了不少新的基本粒子 威尔逊云雾室 为研究微观世界作出了卓越贡献 1927年 他因此荣获了诺贝尔物理学奖金 2爱斯基摩人的冰屋 在北极圈内 有取之不尽的冰 又有用之不竭的水 每当冬天到来之前 爱斯基摩人都要建造冰屋 他们就地取材 先把冰加工成一块快规则的长方体 这就是 砖 用水作为 泥 材料准备好以后 他们在选择好的地方 泼上一些水 垒上一些冰快 再泼一些水 再垒一些冰快 前边不断地垒着 后边不断地冻结着 垒完的房屋就成为一个冻结成整体的冰屋 这种房屋很结实 被誉为爱斯基摩人的令人羡慕的艺术杰作 爱斯基
4、摩人的冰屋是怎样起到保暖防寒作用的呢 首先 由于冰屋结实不透风 能够把寒风拒之屋外 所以住在冰屋里的人 可以免受寒风的袭击 其次 冰是热的不良导体 能很好地隔热 屋里的热量几乎不能通过冰墙传导到屋外 再次 冻结成一体的冰屋 没有窗子 门口挂着兽皮门帘 这样可以大大减少屋内外空气的对流 正因为如此 冰屋内的温度可以保持在零下几度到十几度 这相对于零下 多度的屋外 要暖和多了 爱斯基摩人穿上皮衣 在这样的冰屋里完全可以安全过冬了 当然 冰屋里的温度比起我们冬天的室内温度要低得多 而且冰屋里也不允许生火取暖 因为冰在 以上就会融解成水 3呵气和吹气 冬天在室外 气温很低 手冻得难受 这时往手上呵气
5、会使手感到暖和些 从锅里取刚出笼的馒头 手烫得难受 这时往手上吹气 又觉得不太烫了 那么 为什么呵气时感到暖和 而吹气又会解除烫感呢 冬天在室外 人手的温度较低 从嘴里呵出的气温度较高 呵出的气速度缓慢 这时热量从呵出的暖气向冷手上传递 提高了手的温度 所以手就感到暖和 刚出笼的馒头温度高 用手接触它后 使人产生烫感 向手上吹气时 吹出的气速度快 促进了空气的流动 因而加快了手上水分的蒸发 水分的蒸发又会从手上吸收热量 所以手就感觉不怎么烫了 向手背呵气和吹气感觉有什么区别 向手背慢慢呵气 感到温暖 反之 向手背快速吹气 则感到凉快 口气的温度和体内温度相近 但比手背皮肤的温度较高 故向手背呵
6、气时 手背感到温暖 但是 向手背快速吹气时 气流把手背的汗液迅速蒸发 液体蒸发会带走能量 同时 快速的口气 也把附近的冷空气卷过来吹到手背上 故手背就觉得凉快 4电冰箱的原理 液体化为气体时要吸热 反之 气体化为液体时要放热 电冰箱要怎样安排这两种物态变化 才能达到制冷的目的呢 电冰箱是利用蒸发致冷或气化吸热的作用而达到制冷的目的 电冰箱的喉管内 装有一种商业上称为氟利昂 freon 俗称雪种的致冷剂 常用的一种为二氟二氯甲烷 是一种无色无臭无毒的气体 沸点为29 氟利昂在气体状态时 被压缩器加压加压后 经喉管流到电冰箱背部的冷凝器 借散热片散热 物质被压缩后 温度就会升高 后 冷凝而成液体
7、液体的氟里昂进入蒸发器的活门之后 由于脱离了压缩器的压力 就立即化为蒸汽 同时向电冰箱内的空气和食物等吸取汽化潜热 引致冰箱内部冷却 汽化后的氟里昂又被压缩器压回箱外的冷凝器散热 再变为液体 如此循环不息 把冰箱内的热能泵到箱外 5电冰箱门上的星标 电冰箱内有恒温器 thermostat 以控制电源的断续 使箱内温度保持在一定的范围内 以免过冷而耗电 双门的电冰箱 门上有星形标志 以表示冷凝格的温度等级 1颗星 表示温度不高于 6 食物可贮藏十天 2颗星 表示温度不高于 12 食物约可贮藏一个月 3颗星 表示温度不高于 18 食物约可贮藏三个月 4颗星 表示温度不高于 20 食物约可贮藏三个月
8、外 还可以冻结鲜食物 6高空的白雾带是怎样形成的 想一想 高空的气温很低 喷气式客机在约一万公尺的空中飞行 机外的气温约为 40 军用喷气式飞机飞得更高 机外的气温也更低 这样低温的空气 其中的水蒸气一定会凝结吗 在晴空中 有时会见到一条长白带 尽人皆知这白带是喷气式飞机过后所造成的 但喷气式飞机喷出的是黑烟 为什么会形成白带呢 在晴天 由于大气没有云层阻隔 大气的热能较容易向太空散失 故晴空的气温较阴天为低 气温往往低于水汽凝结的温度 但水汽要凝结为水 必须有固体微粒作为核心 正如尘埃是雾的核心一样 当喷气式飞机飞过后 就在路程上留下大量的烟粒 碳粒 这些烟粒正好作为水汽凝结的核心 于是就形
9、成一道雾带 这雾带把阳光反射 就形成光亮的白雾带了 7毛细现象 浸润和不浸润在洁净的玻璃板上放一滴水银 它能够滚来滚去而不附着在玻璃板上 把一块洁净的玻璃板浸入水银里再取出来 玻璃上也不附着水银 这种液体不附着在固体表面上的现象叫做不浸润 对玻璃来说 水银是不浸润液体 在洁净的玻璃上放一滴水 它会附着在玻璃板上形成薄层 把一块洁净的玻璃片浸入水中再取出来 玻璃的表面会沾上一层水 这种液体附着在固体表面上的现象叫做浸润 对玻璃来说 水是浸润液体 同一种液体 对一种固体来说是浸润的 对另一种固体来说可能是不浸润的 水能浸润玻璃 但不能浸润石蜡 水银不能浸润玻璃 但能浸润锌 浸润液体在细管里升高的现
10、象和不浸润液体在细管里降低的现象 叫做毛细现象 能够产生明显毛细现象的管叫做毛细管 在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子 植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管 它能把土壤里的水分吸上来 砖块吸水 毛巾吸汗 粉笔吸墨水都是常见的毛细现象 在这些物体中有许多细小的孔道 起着毛细管的作用 有些情况下毛细现象是有害的 例如 建筑房屋的时候 在砸实的地基中毛细管又多又细 它们会把土壤中的水分引上来 使得室内潮湿 建房时在地基上面铺油毡 就是为了防止毛细现象造成的潮湿 水沿毛细管上升的现象 对农业生产的影响很大 土壤里有很多毛细管 地下的水分经常沿着这些毛细管上升到地面上来 如果要保存地下的水分
11、就应当锄松地面的土壤 破坏土壤表层的毛细管 以减少水分的蒸发 8肥皂泡为什么总是先上升后下降 在开始的时候 肥皂泡里是从嘴里吹出的热空气 肥皂膜把它与外界隔开 形成里外两个区域 里面的热空气温度大于外部空气的温度 此时 肥皂泡内气体的密度小于外部空气的密度 根据阿基米德原理可知 此时肥皂泡受到的浮力大于它受到的重力 因此它会上升 这个过程就跟热气球的原理是一样的 随着上升过程的开始和时间的推移 肥皂泡内 外气体发生热交换 内部气体温度下降 因热胀冷缩 肥皂泡体积逐步减小 它受到的外界空气的浮力也会逐步变小 而其受到的重力不变 这样 当重力大于浮力时 肥皂泡就会下降 9失重和宇宙开发 在失重条件
12、下 融化了的金属的液滴 形状绝对呈球形 冷却后可以成为理想的滚珠 而在地面上 用现代技术制成的滚珠 并不绝对呈球形 这是造成轴承磨损的重要原因之一 玻璃纤维 一种很细的玻璃丝 直径为几十微米 是现代光纤通信的主要部件 在地面上 不可能制造很长的玻璃纤维 因为没等到液态的玻璃丝凝固 由于它受到重力 将被拉成小段 而在太空的轨道上 将可以制造出几百米长的玻璃纤维 在太空的轨道上 可以制成一种新的泡沫材料棗泡沫金属 在失重条件下 在液态的金属中通以气体 气泡将不 上浮 也不 下沉 均匀地分布在液态金属中 凝固后就成为泡沫金属 这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢 用它做机翼 又轻又结实 在电子技术中所
13、用的晶体 在地面上生长时 由于受重力影响 晶体的大小受到限制 而且要受到容器的污染 在失重条件下 晶体的生长是均匀的 生长出来的晶体也要大得多 在不久的将来 如能在太空建立起工厂 生产出砷化镓的纯晶体 它要比现有的硅晶体优越得多 将会引起电子技术的重大突破 10三线插头是不是三相插头 为什么电风扇 洗衣机 电冰箱等家用电器 大多用三线插头 这是不是三相插头 三相电是指三根不同相的火线 它们每两根线之间的电压都是380伏 一般用于动力系统 而家用电器一般采用单相电源供电 其三根线是火线 零线 中性线 和地线 火线和零线之间的电压是220伏 所以这不是三相电 它的插头和插座也不是三相插头和插座 而
14、是单相三孔插座 多了一根地线 为的是保障安全 在中性点不接地系统中 可采用保护接地 而在中性点接地系统中 则必须采用保护接零 家用电器一般有一个功率不大的电动机 它在运转时经常处于微小振动状态 线圈与电动机壳之间的绝缘很容易破坏而造成漏电 地线的作用是将漏电引导入地 从而保障安全 另外 线圈与电动机之间的分布电容所形成的感应电流 也能通过地线引导入地 11利用发光二极管种植蔬菜 日本一家大型化学公司开发出一种利用发光二极管种植蔬菜的新技术 试验证实 用发光二极管种出的蔬菜比露天种出的蔬菜营养更丰富 口味也更好 据介绍 发光二极管的外壳以塑料制成 长约1厘米 直径为0 6厘米 0 7厘米 外形如
15、同中药胶囊 由于里面装有以半导体化合物为原料的发光体 故通电后即会像灯泡一样发光 以往的 蔬菜工厂 是为阳光不足地区也能种菜设立的 一般用日光灯代替太阳 而发光二极管显然比日光灯甚至阳光更具优势 因为可发出红 蓝 绿 白等不同颜色的光 种植者只要对不同的色光作适当调整以便更高效地生产蔬菜 如 红光可使作物光合作用更为活跃 蓝光可使萝卜等作物根部变大 利用对不同色光照射时间的调整 不仅可缩短作物的生长期 而且可使作物个头更大 从而大大提高了产量 此外 蔬菜中糖份和维生素的含量也会根据光线颜色的不同和照射时间的长短出现变化 如 生菜只要多照红光 光合作用就会活跃起来 所含糖份随之增加 味道也会变得
16、较甜 而大多数蔬菜照射较长时间红光 所含维生素都会增加 掌握了这一规律 种植者便不难对所种蔬菜的营养成分和口味作调整 12为什么罐装的自动喷剂喷了一会罐身会变凉 想一想 液体变为气体而得不到外界能量补充时 它的温度会怎样 化装品或杀虫剂之类的自动喷剂 当喷了一会之后 罐身就会变凉 这类罐装的喷剂 都含有产生压力的物质 叫做二氟二氯甲烷 CCl2F2 的物质 它也是冰箱和冷气机的主要材料 商业的名称为氟利昂 freon 俗称雪种 氟利昂在大气压下是一种无色无臭无毒的气体 但会破坏大气的臭氧层 增加有害紫外线的入侵 但压在罐内就变为液体 当按下喷罐按钮后 罐内气压降低 氟利昂就有一部分变为气体 产生压力 把化装品或杀虫水喷射出来 由于液体化为气体要吸收汽化潜热 latentheatofvaporization 故筒内液体的内能减少 温度就降低了 石油气用久了 罐身温度也会降低 道理和上述相同 13大雪后为什么很寂静 刚下过的雪是新鲜蓬松的 它的表面层有许多小气孔 当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射 由于气孔往往是内部大而口径小 所以 仅有少部分波的能量能通过出口反射回来 而大部分的能
