生活中的物理常识

1生活中的物理“开水不响，响水不开”？江苏省泰兴市宣堡镇中心初中刘树荣生活中大家可能都有这样的体会：烧开水时，水开前响声较水开后响。为什么“开水不响，响水不开”呢？注意观察一下就会发现：水中没有出现气泡时，是听不到响声的，而气泡的产生就会伴随着响声的出现。由此可见，烧开水时发出响声与水中气泡的产生是密不可分的。要揭开“开水不响，响水不开”之谜就要从气泡身上找原因。原因之一：气泡的产生过程对响声大小的影响水中溶有少量空气，容器壁的表面小空穴中也吸附着空气，这些小气泡起气化核的作用。水对空气的溶解度及器壁对空气的吸附量随温度的升高而减少。当水被加热时，气泡首先在容器壁上生成。气泡生成之后，气泡内部的容器壁部分实际上是处于“干烧”状态，而气泡边缘与干烧部分之间处于激烈的汽化过程。由于水继续被加热，这个过程中不断地向小气泡内蒸发水蒸汽，使泡内的压强不断增大，结果使气泡的体积不断膨胀，气泡所受的浮力也随之增大。当气泡所受的浮力大到一定程度时，便离开器壁开始上浮，整个过程的声音就象往烧红的铁上倒水一样，试想一下：无数个这样的剧烈汽化响声汇合在一起会产生什么样的声音？响声是由于气泡的产生而出现的，更重要的是：沸腾后，气泡会迅速上浮，这种剧烈汽化过程的时间要比沸腾前要短，响声自然就小了。原因之二：气泡上浮过程中的变化对响声大小的影响在沸腾前，容器里各水层的温度不同，容器壁附近水层的温度较高，水面附近的温度较低。气泡在上升过程中不仅泡内空气压强随水温的降低而降低，泡内有一部分水蒸汽凝结成饱和蒸汽，压强也在减小，而外界压强基本不变，此时，泡外压强大于内压强，于是，上浮的气泡在上升过程中体积将缩小。在继续加热的过程中，气泡产生和膨胀就越来越多，越来越大，但当气泡上升到温度较低的地方时，气泡中的水蒸气又要凝结成水，体积又逐渐地减小。那么在这样的过程中，随着温度的升高，气泡的体积一会儿膨胀一会儿缩小，又不断的上浮，在水的中、上部会产生一种振动，当水温接近沸点时，有大量的气泡涌现，接连不断地上升，并迅速地由大变小，使水剧烈振荡，产生较大的响声。在水的温度达到沸腾的温度时，由于对流和气泡不断地将热能带至中、上层，使整个容器的水温趋于一致。水的内部急剧汽化，气泡内水蒸气达到饱和，密度大气压高，在上升过程中其体积不仅不会缩小，而且还继续增大。这时气泡所受的浮力也在它上升过程中增大，气泡就由底部一直上升到表面而破裂，放出水蒸气和空气。由于此时气泡上升至水面破裂，对水的振荡减弱，响声自然也就小了。由此可见，“开水不响，响水不开”是很有物理道理的。冰使水开孙学文2周末的科技晚会上，刘老师和小华的节目是“冰使水开”。这个节目引起了大家极大的兴趣。刘老师先向烧瓶里装了半瓶水，不加瓶塞，放在酒精灯上加热，直到瓶中的水上下翻滚，沸腾起来。紧接着他拿掉酒精灯，用软木塞把瓶口塞紧，并把烧瓶翻过来底朝天，这时水已经停止沸腾。然后，刘老师让小华把碎冰渣撒在朝天的烧瓶底上，这样一来，瓶内的水就又重新沸腾起来了，如图6－10。看到这儿，大家都感到很意外，纷纷要求刘老师解释这是为什么？刘老师说，因为液体的沸点跟液面上的气体压强有关系。压强增大，沸点升高；压强减小，沸点降低。当把冰放在朝天的烧瓶底上时，瓶内上部的水汽遇冷液化成水，瓶内的气压降低。当气压降低到一定程度时，水就会重新沸腾起来。可见水的重新沸腾，是由于水面上气压降低的缘故。厨房中的物理知识河北省冀州市北漳淮乡北内漳学校李同心物理越来越广泛地应用于们日常的生活生产中，人们生活也越来越离不开物理，可以说处处与物理打着交道，就拿与人们朝夕相处的厨房来说吧，其中就蕴涵着丰富的物理知识，现殒举如下：一、与电学知识有关的现象1．电饭堡煮饭、电炒锅煮菜、电水壶烧开水是利用电能转化为内能，都是利用热传递煮饭、煮菜、烧开水的。2．排气扇（抽油烟机）利用电能转化为机械能，利用空气对流进行空气变换。3．电饭煲、电炒锅、电水壶的三脚插头，插入三孔插座，防止用电器漏电和触电事故的发生。4．微波炉加热均匀，热效率高，卫生无污染。加热原理是利用电能转化为电磁能，再将电磁能转化为内能。5．厨房中的电灯，利用电流的热效应工作，将电能转化为内能和光能。6．厨房的炉灶（蜂窝煤灶，液化气灶，煤灶，柴灶）是将化学能转化为内能，即燃料燃烧放出热量。二、与力学知识有关的现象1．电水壶的壶嘴与壶肚构成连通器，水面总是相平的。2．菜刀的刀刃薄是为了减小受力面积，增大压强。3．菜刀的刀刃有油，为的是在切菜时，使接触面光滑，减小摩擦。4．菜刀柄、锅铲柄、电水壶把手有凸凹花纹，使接触面粗糙，增大摩擦。5．火铲送煤时，是利用煤的惯性将煤送入火炉。6．往保温瓶里倒开水，根据声音知水量高低。由于水量增多，空气柱的长度减小，振动频率增大，音调升高。7．磨菜刀时要不断浇水，是因为菜刀与石头摩擦做功产生热使刀的内能增加，温度升高，刀口硬度变小，刀口不利；浇水是利用热传递使菜刀内能减小，温度降低，不会升至过高。三、与热学知识有关的现象3（一）与热学中的热膨胀和热传递有关的现象1．使用炉灶烧水或炒菜，要使锅底放在火苗的外焰，不要让锅底压住火头，可使锅的温度升高快，是因为火苗的外焰温度高。2．锅铲、汤勺、漏勺、铝锅等炊具的柄用木料制成，是因为木料是热的不良导体，以便在烹任过程中不烫手。3．炉灶上方安装排风扇，是为了加快空气对流，使厨房油烟及时排出去，避免污染空间。4．滚烫的砂锅放在湿地上易破裂。这是因为砂锅是热的不良导体，烫砂锅放在湿地上时，砂锅外壁迅速放热收缩而内壁温度降低慢，砂锅内外收缩不均匀，容易破裂。5．往保温瓶灌开水时，不灌满能更好地保温。因为未灌满时，瓶口有一层空气，是热的不良导体，能更好地防止热量散失。7．冬季从保温瓶里倒出一些开水，盖紧瓶塞时，常会看到瓶塞马上跳一下。这是因为随着开水倒出，进入一些冷空气，瓶塞塞紧后，进入的冷空气受热很快膨胀，压强增大，从而推开瓶塞。8．冬季刚出锅的热汤，看到汤面没有热气，好像汤不烫，但喝起来却很烫，是因为汤面上有一层油阻碍了汤内热量散失（水分蒸发）。9．冬天或气温很低时，往玻璃杯中倒入沸水，应当先用少量的沸水预热一下杯子，以防止玻璃杯内外温差过大，内壁热膨胀受到外壁阻碍产生力，致使玻璃杯破裂。10．煮熟后滚烫的鸡蛋放入冷水中浸一会儿，容易剥壳。因为滚烫的鸡蛋壳与蛋白遇冷会收缩，但它们收缩的程度不一样，从而使两者脱离。（二）与物体状态变化有关的现象1．液化气是在常温下用压缩体积的方法使气体液化再装入钢罐中的；使用时，通过减压阀，液化气的压强降低，由液态变为气态，进入灶中燃烧。2．用焊锡的铁壶烧水，壶烧不坏，若不装水，把它放在火上一会儿就烧坏了。这是因为水的沸点在1标准大气压下是100℃，锡的熔点是232℃，装水烧时，只要水不干，壶的温度不会明显超过100℃，达不到锡的熔点，更达不到铁的熔点，故壶烧不坏。若不装水在火上烧，不一会儿壶的温度就会达到锡的熔点，焊锡熔化，壶就烧坏了。3．烧水或煮食物时，喷出的水蒸气比热水、热汤烫伤更严重。因为水蒸气变成同温度的热水、热汤时要放出大量的热量（液化热）。4．用砂锅煮食物，食物煮好后，让砂锅离开火炉，食物将在锅内继续沸腾一会儿。这是因为砂锅离开火炉时，砂锅底的温度高于100℃，而锅内食物为100℃，离开火炉后，锅内食物能从锅底吸收热量，继续沸腾，直到锅底的温度降为100℃为止。5．用高压锅煮食物熟得快些。主要是增大了锅内气压，提高了水的沸点，即提高了煮食物的温度。6．夏天自来水管壁大量“出汗”，常是下雨的征兆。自来水管“出汗”并不是管内的水渗漏，而是自来水管大都埋在地下，水的温度较低，空气中的水蒸气接触水管，就会放出热量液化成小水滴附在外壁上。如果管壁大量“出汗”，说明空气中水蒸气含量较高，湿度较大，这正是下雨的前兆。7．煮食物并不是火越旺越快。因为水沸腾后温度不变，即使再加大火力，也不能提高水温，结果只能加快水的汽化，使锅内水蒸发变干，浪费燃料。正确方法是用大火把锅内水烧开后，用小火保持水沸腾就行了。48．冬天水壶里的水烧开后，在离壶嘴一定距离才能看见“白气”，而紧靠壶嘴的地方看不见“白气”。这是因为紧靠壶嘴的地方温度高，壶嘴出来的水蒸气不能液化，而距壶嘴一定距离的地方温度低；壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴，即“白气”。9．油炸食物时，溅入水滴会听到“叭、叭”的响声，并溅出油来。这是因为水的沸点比油低，水的密度比油大，溅到油中的水滴沉到油底迅速升温沸腾，产生的气泡上升到油面破裂而发出响声。10．当锅烧得温度较高时，洒点水在锅内，就发出“吱、吱”的声音，并冒出大量的“白气”。这是因为水先迅速汽化后又液化，并发出“吱、吱”的响声。11．当汤煮沸要溢出锅时，迅速向锅内加冷水或扬（舀）起汤，可使汤的温度降至沸点以下。加冷水，冷水温度低于沸腾的汤的温度，混合后，冷水吸热，汤放热。把汤扬起的过程中，由于空气比汤温度低，汤放出热，温度降低，倒入锅内后，它又从沸汤中吸热，使锅中汤温度降低。（三）与热学中的分子热运动有关的现象我们在日常生活、生产中只要细心观察身边的物理现象，联系到我们学过的物理知识，去分析和解释这些现象，就能够提高观察、分析及解决物理问题的能力。物理作为一门大众的学科，在生活中的应用数不胜数，厨房中的物理知识应用真可谓冰山一角，我们必须更加努力的学习，积累物理知识，提高自己的科学技术水平，这样才能使我们的生活变得更美好。电冰箱的原理想一想:（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(CCL2F2)，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，如图下方所示。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。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(latentheatofvaporization)，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。“热得快”的奥秘“热得快”是生活中常用的一种电加热器，可以用来烧开水、热牛奶、煮咖啡等，快捷而方便。“热得快”的加热螺圈通常是用一种较细的金属管绕制成的，管内装有电热丝，然后灌入氧化镁粉之类的绝缘材料，把电热丝封装固定在管中间，使它不与管壁接触。电热丝的两端再分别与电源线相接。通电后，电流从电热丝中流过，电热丝便发热。如果把“热得快”浸没在液体中，热量通过液体很快散发出来，这样使液体很快被加热，而且也不会烧坏电热丝。如果让“热得快”在空气中干烧，热量不易散发，金属外管会很快烤焦，甚至烧红，管内的电热丝便会烧断。所以，使用时应先将“热得快”放入液体内，液体最少应淹没加热螺5圈（手柄及电线不能浸入液体中），然后再接通电源。加热完毕，也应先断开电源，过一小会，待“热得快”温度降低后，再从液体中拿出，擦干收藏。由于“热得快”中的电热丝是用镍铁合金制成的细丝，一般较脆、容易震断。因此，“热得快”不能剧烈震动，如果表面有水垢或附着物，可用小毛刷轻轻刷掉，不要用硬物敲击或用小刀刮削。“热得快”一旦断丝便无法修复，只有换新的了。从高压锅说起茹自青三百多年前，法国有个名叫丹尼斯·巴本的人，他是一个物理学家，也是一个医生，还是一个机械师。由于那时法国国王亨利四世对新教徒的迫害，巴本不得已逃往国外。在跋山涉水的路途中，他发现：在高山上煮马铃薯时，尽管锅里的水哗哗地沸腾，马铃薯还是煮不软。在帕斯卡由实验证实的“高山上的大气压比海平面低”的启示下，巴本猜想：液体的沸点是否随大气压的减小而降低呢？到了国外以后，他便从事这方面的研究工作。终于用实验证实了“液体的沸点随大气压强的减小而降低”的猜想。巴本进一步想，如果把问题倒过来，用人工加压的方法增大气压，那么水的