登陆注册
10478100000025

第25章 光与热(8)

人们把善于传导热的物体叫做热的良导体,把不善于传导热的物体叫做热的不良导体。我们平时用来做饭、烧菜的锅都是用热的良导体制成的,烧得快。冬季穿的棉衣、毛衣、羽绒服和皮衣等,都是用热的不良导体制成的,可以保存身体发出的热量,达到保暖的目的。

对流是液体或气体被加热后热传递的又一种方式。

我们都有这样的经验,用太阳能热水器洗澡,必须注意调节冷、热水两个阀门,调到一定程度,水温就适中了,洗起来十分舒服。为什么冷、热两个水管的水,从喷头出来后不冷不烫呢?原来有一个对流的过程,热量在管内自由传递,最终达到均衡。

如果有条件的话,可以做一个简单的实验来验证这个道理。

在盛水的烧杯或试管里,放入一些纤维粉末,然后把烧杯或试管放在酒精灯上加热。过一会儿,可以看到有一些粉末向上飘起,另一些粉末却向下沉降,上升的粉末和下降的粉末相对运动着。加热的时间越长,粉末的这种上下相对运动越快。水烧开后,这种运动更加剧烈。

纤维粉末本身在水中是不会运动的,实验的显示告诉我们,水被加热的时候会发生相对运动,水带动粉末上下翻腾。

因为在加热的过程中,烧杯或试管下部的水首先受热,体积膨胀变轻,向上浮起;而上部的水没有受热,比下部受热的水重,就向下沉降。这样不断地上下运动,全部水就逐渐地热起来,直到沸腾。

空气是热的不良导体,它的热传递方式也是对流。

例如,当你分别用手在火炉上方和炉门处试一试,就会感到,炉口有一肌热气往上冒,而炉门处却有一股冷气吹入。这是因为炉膛内和炉口附近的空气,受热膨胀上升,周围的冷空气就从炉门进入炉子来补充。

人们掌握了这个原理,冬季把会把炉子放在屋里,利用暖气片、电热油灯、取暖器等取暖设备,使屋内的空气不断对流,最终使整个房子变热。

还有利用空气不善传导热的特点来保温、保暖的。如保温瓶胆、保温杯,就是把两层玻璃或玻璃与外壳之间空气抽掉,使空气对流性能减弱,增强保温性能。火车上的双层玻璃窗,冬天放下来,车厢里的热不容易散出去,就暖和了。

我们在房间里放一个电取暖器,身体向着火的一面就感觉到热,时间长了甚至觉得灼热。为什么只有向火的一面才感到热呢?原来是由于热辐射。

所谓热辐射,就是热量从热源沿直线直接向四周发射出去。太阳和地球之间的热传递方式就是靠辐射进行的。

热辐射有什么特点呢?它是以热源为中心向四周发出的。在跟热源距离相等的圆周位置上,辐射的强度相同,辐射的强度跟离开热源的距离有关。也就是说,离热源越远,辐射越弱;离热源越近,辐射越强。太阳光辐射散热,空气对流导热,人在与雪地接触的过程中会进行热传导,三种热传递方式时刻都在进行着热辐射是直线前进的,一般穿不过不透明的障碍物。

同时,热的辐射还与颜色的深浅相关。颜色越深,吸收或散发辐射热的能力越强;颜色越浅,吸收或散发辐射热的本领越弱。正因为如此,人们夏季喜欢穿浅色衣服,冬季喜欢穿深色衣服。

冬天池塘里的水下面比上面热

给洗澡水加热。温度一上升,水就开始膨胀、变轻,热水渐渐向上面集中。洗澡前,要好好搅动一下澡盆里的水,因为上面的水热,下面的水凉。

但是,在冬天的池塘里,情况就大不相同了。我们这样说,是因为水有一种罕见的特性,即当水温在4℃的时候,其重量比任何温度的水都要重。由于水有这种特性,所以,当池塘的水面温度因寒冷下降到4℃的时候,这层水就向下沉去。又因为4℃以下的水虽然更凉,但重量却比4℃的水轻,所以,这些水向上升,于是池塘的水面逐渐结上了一层冰。

然而,冰的传热功能欠佳,这样就使得池塘底部的水温不降到4℃以下。由于上述各种原因,除去特别浅的水池外,池塘里的水不会全部都结成冰。

对着镜面哈气

对着镜面哈气,镜面所以会模糊,是因为哈气中的水蒸气凝结成小水珠,附着在镜面上的缘故。冬天的早晨,我们呼出的气会变成白色气流也是同一原因。

镜面被哈过气后,其温度也会有少许上升。此时如将镜面擦干,再次对着它哈气,镜面也不会像第一次那么模糊了。也就是说,镜面温度一旦上升,哈气中的水蒸气所凝结的小水珠就大大减少了。我们夏天呼出的气与冬天呼出的气所以不同,也是这一道理。

另外,在擦镜子时,无论是用手还是用布去擦,都会由于摩擦而使镜面的温度上升。

电冰箱制冷原理

一般的电冰箱都使用氟利昂等液态冷却剂。这种气体循环时,一经电冰箱压缩机压缩,很容易变成液体。如果把这种液体马上放到低压处,它又立即还原成气体而膨胀起来,这时,它便从周围吸走大量的热量。这就是电冰箱的制冷。接下去,气体再由压缩机压缩成液体,如此循环往复,电冰箱就能不断地制冷了。

气体冷藏柜中没有这种压缩机,它是让容易吸收气体的液体和制冷用的气体一起循环,液体吸收气体而变热后,溶解在液体中的气体又分离出来,再把这种气体立即排进膨胀室,它就会吸收周围的热量。

完成任务后的气体再被冷却的吸收液吸收,如此往复下去,冷藏柜就能不断制冷了。气体冷藏柜就是利用气体的温度受热、反过来制冷的原理制成的。

水和油的冻结有何不同

大多数物质都是热胀冷缩。油也是这样,温度越低,体积越小,密度就越大,因而相对密度也就增大。因此,冷的油就往下沉,并逐渐冻结,所以油是先从下面冻起的。

水却不同。水在4℃时体积最小,相对密度最大。可是当水温降到0℃以下时,体积反而会膨胀,密度和相对密度都会变小,自然要向上浮。这样,上面的水就会先结冰。

热水会使玻璃杯炸裂

玻璃杯炸裂的原因是因为膨胀。杯里一倒入热水,杯子内壁就受热急剧膨胀,但杯外壁却还是保持原样,内层玻璃突然向外大力挤压,杯子就破裂了。

如果事先让杯子内外侧同时受热,然后再倒入热水,杯子内外膨胀的程度相差不那么大,就不会炸裂了。

不过,如果玻璃杯很薄,即使倒入热水,热也会很快传到外侧,这样内外同时膨胀,杯子也就不易破裂。另外,所谓的硬质玻璃和耐热玻璃,是因为膨胀的比例小才不易炸裂。

最节省煤气的方法

妈妈让丢丢用脸盆温点儿水洗脸,可是丢丢偷懒,只用暖水瓶里的水对上凉水就洗脸了。妈妈很不高兴,说这样费煤气。你说丢丢的妈妈说得有道理吗?

我们用一个实例来计算一下:

假如丢丢最后配好的水是5千克、50℃,他用的暖瓶中100℃的开水为m千克,用20℃的凉水必然是(5-m)千克。由Q吸=Q放有:

c×m×(100-50)=c×(5-m)×(50-20)

得:m=1.875千克

要把1875千克的水从凉水情况(20℃)加热到100℃的开水,所需的热量为:

Q=c×m×(t2-t1)

Q=4.18×1.875×(100-50)

∴Q=627焦耳

对于第二种情况,即直接使20℃的5千克的凉水升高到50℃,所需热量为:

Q′=4.18×5×(50-20)=627焦耳

由此说明,这两种情况所需的热量是一样的。也就是说,如果没有热量损失的话,要制备一定温度、一定质量的温水,不管哪一种办法,所需供给的热量是相等的,这符合能量守恒定律。

但是从实际生活出发,情况就有些不同。一般把水煮沸,往往并不是刚刚加温到100℃,而且存在物态的变化,因此实际上还要多供给一部分汽化热。等100℃的开水灌进暖瓶里以后,由于暖瓶的保温多少都有些损失,实际用的时候温度到不了100℃,而只有80℃左右。由于这两个原因,所以采用两种不同温度的水相混的办法,需要的热水会超过1875千克,这就表明必须多费煤气提供更多的热量才行。看来,丢丢的妈妈还是有实践经验的。

在冰里加盐会使温度降低

冰和盐,在融化时,都会从周围吸取热量,也就是说,正是它们的这种吸热作用才使温度下降的。

为了使冰融化,就必须要有热量,而冰在融化时,又不断地吸取周围的热量。因此,在冰的旁边,人们会感到凉意。

还有,此时如把食盐加入由冰融解而来的水中,会使温度降得更低,因为盐在融化时也要吸收周围的热。

除盐之外,还有许多物质具有这样的吸热性质,如海波(用于洗相片的药品),其吸热作用特别强。当然,各种物质的吸热作用是不同的。

如果把冰和盐按3∶1的比例混和在一起,就成为所说的冷冻剂,它可以使温度降至-213℃。

铁环受热后向外侧膨胀

确实,铁环受热之后会向外膨胀,而不会向空心的内侧膨胀。在这里先不考虑铁环,而看一看实心的铁吧。

实心的铁受热后当然会膨胀。这时相当于铁环空心部分的铁会怎样呢?

即使是空心的铁环,如果只考虑其空心的外侧,那么它也会与实心铁一样,应该是向外侧膨胀。

还有,如果把铁环和与铁环空心一样大小的铁一起加热,那么它们的膨胀率是一样的。

人们已巧妙地利用了这一特征,如安装电车车轮时,首先加热外轮,使其空径扩大,然后再把轮套在内车轮上迅速冷却,最后安上坚固的钢圈。

火柴也能在黑板上划燃

当火柴头与火柴盒上的摩擦面相摩擦时,由于双方都很粗涩,会产生出很多摩擦热。这时摩擦面上所含的磷首先被点燃,所产生的热量又会使火柴头上的硫和氢氧化钾分解发出氧,从而点燃火柴棍。

就是说,第一次点火是由火柴盒摩擦面上的红磷引起的,第二次点火是由火柴头产生的氧与燃料(硫)的作用而发生的。

当然,即使不用火柴盒上的摩擦面,而用火柴头在黑板或放在桌面的报纸上猛烈摩擦,当产生大量的摩擦热时,也可以直接引起第二次点火,从而点燃火柴。

这是摩擦产生的高温使氢氧化钾分解出氧,同时使硫的温度达到燃点以上,从而使火柴燃烧起来。也就是说,物体燃烧的三个条件都齐备了,火柴也就点着了。这三个条件是氧、燃点(高温)和燃料。

但是不用火柴盒划火柴时,要有些技术上的窍门。

同类推荐
  • 古埃及探秘

    古埃及探秘

    这是一个辉煌灿烂的国度,不论是充满神秘的象形文字还是巍峨屹立的金字塔,不论是千年不腐的木乃伊还是拥有惊世美貌和智慧的艳后,至今仍像谜一样吸引着众人。在尼罗河边驻足,看三桅帆船驶来,与船头那幻化为妇人的女神伊西斯对话,她会向你诉说千里寻夫、助子复仇的往事;走上吉萨高原,仰望金字塔群,你会发现它身上隐藏着诸多的秘密;走进金碧辉煌的法老墓室,法老们会向你展示太阳神之子的神通;悲剧法老埃赫那吞因宗教改革而屡受时人诟病,可有谁曾真正聆听过他那感人至深的诗篇,有谁曾细细品味过他那充满人文关怀的现实艺术;女法老哈赛普苏特不爱红妆爱男装,虽不时力挽狂澜却终陷王权下男女地位的尴尬……
  • 中小学生最想知道的世界著名草原

    中小学生最想知道的世界著名草原

    本丛书是专为21世纪中国青少年学生量身定做的一套全方位素质教育图书。全系列精品图书涵盖青少年学生成长过程中不可或缺的文理知识,图文并茂的结构框架将引领广大的中国学生收获最权威系统的科学知识,饱览最浩瀚精彩的历史画卷,探索奥妙神秘的大干世界,收获无限精彩的智慧人生。本书主要是有关世界著名草原的内容。草原的生态系统复杂,本书按草原的形态分10章介绍了世界上15个著名的草原。本书还详细介绍了生活在这些草原上的民族。
  • 科学伴你行——生物启迪

    科学伴你行——生物启迪

    随着历史车轮的运转,时代的变迁,科学技术也在发生着日新月异的变化。本套书内容涉及科技、经济、环境和人类文明进步等与生活协调、发展密切相关的问题,既体现了高深的学术造诣,又具有坚实的人文底蕴,旨在促进自然科学与人文社会科学的结会、科学精神与人文精神的融通。
  • 青少年应该知道的人造卫星

    青少年应该知道的人造卫星

    本书主要介绍了中国人造卫星的发展历程,人造卫星的作用、功能、基本原理以及相关的航空航天技术等。
  • 行星(科学探究丛书)

    行星(科学探究丛书)

    本书主要介绍了以下几大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。
热门推荐
  • 小川未明童话绘本

    小川未明童话绘本

    小川未明的童话语言凝练精简,水到渠成,思路开阔,烂漫而有生气,仿佛有一股生命力隐藏在作品中,绽放绚烂的光芒,在怀旧的乡愁气息和温馨的诗意生活中,充溢热情、正直、仁爱且温柔的心绪。在他的笔下,纯真的童心成为衡量人性的尺度,成就一种善的价值观。
  • 呼吸的墨迹

    呼吸的墨迹

    本书系安徽省作家苏北的一部散文精选集,收录其近年来所创作的散文代表作《莎士比亚,我们隔壁的老头》《贾宝玉的任性》《呼吸的墨迹》等共70余篇。作品题材广泛,描摹乡土、畅叙友情、品味人生,文字淡雅,意境高远,深得汪曾祺散文真传,有一种恬淡率真的风格,独具魅力。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 彪悍武皇

    彪悍武皇

    被石头砸中,不是变白痴就是成牛人。被鬼怪附身,不是变神经病就是变神一样的人。陈旦不仅被石头砸中,还被神魔附身!不过,从此,他过上了非常扯蛋的人生……
  • 灵母

    灵母

    本是外空神秘能源灵母,在外界不断争夺中。与自己朝夕相伴的辛宸不幸双双失忆落入凡尘。辛宸不知所踪。自己也在机缘巧合下,与一个死胎女婴的灵魂所融合来到人间。后被虞将军收养,成为将军府的嫡长女虞兮,与平西王府玩世不恭的世子殿下,又会有着怎样的不解之缘?cp七窍玲珑异能少女虞兮/轻狂中二辛宸附体萧钰。灵母系列排行第二部。
  • 魂图腾

    魂图腾

    在浩瀚的天地间,存在一个以修魂为主的世界,被称之为三界,即生灵界、阴阳界、死魂界的总称。天地初开,天降魂碑,魂图由此而出,生于三界的众生为求圆满,需参透魂图,弥补自身不足,三千魂图,衍化道法万千。十万年前虚空物种入侵三界,众生遭此大劫,毁灭之际,异魂降世,解救众生,普世种道,集万千魂图于一生,杀妖屠魔,重开三界,只在一念。“我就是魔咒,地狱之门我来开。”
  • 快穿宿主想上天

    快穿宿主想上天

    哔,宿主。由于你死前执念太深,所以无法投胎。只要攒够积分,就能成功投胎。必须抱紧系统的大腿!桃夭夭想各种舔,但居然和系统成为了朋友!穿梭在三千世界发生各种奇异梦幻的世界攒着积分……
  • 帝王恩宠:绝世风华

    帝王恩宠:绝世风华

    幽幽深宫,她是明月,足以吞噬所有黑暗,更可以大放异彩。阴谋陷阱和争斗困境,她没有后路可以退。面对尖锐的指控,一笑而过,她身边,又何止一个敌人。得宠,我幸。失宠,我命。人人都以为,自己只是毫不起眼的灰色麻雀,她却没有忘记,自己原本就该是令人惊艳的五彩凤凰。天越来越亮了,彼此的心,却越来越黑暗了。面对灼灼未央宫,她挽唇一笑,且看她,绽放绝世风华,驱逐这浑浊之世。“天涯共此明月。”那个人,曾经这么说。
  • 错爱豪门:总裁,邀你入局

    错爱豪门:总裁,邀你入局

    秦湄原是一位过气女明星。被男友诬陷吸毒,在监狱中无辜枉死。再度重生,她化身娱乐圈大佬,翻云覆雨。“秦小姐,求您把这个角色赐给我。”高跟鞋碾着他的手,她冷笑,“可记得一年前,你诬陷女友吸毒,害她死于狱中?”步步复仇,她害尽曾经欺她之人,没有人能查清她的背景。只知道,在一夜之间,她成了掌握多人生死的女王,无限风光。可世人却不知,就在那段时间,台北信义区开始流传着一个传说:在商界撒旦司徒寒的豪宅里,一女子妖娆的背影常常出现窗边,整整数月。**“我愿做司徒氏的代*孕女!”男人的讽笑寒入骨髓,“你要什么?”没有丝毫犹豫,她道,“我要掌握娱乐圈的生死!”
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!