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厨房中的物理知识
我们认真观察厨房里燃料、炊具,做饭、做菜等全部过程,回忆厨房中发生的一系列变化,会看到有关的物理现象。利用物理知识解释这些现象如下。
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
(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,故易破裂。
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。
6、炒菜主要是利用热传导方式传热,煮饭、烧水等主要是利用对流方式传热的。
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。
11、热凉粥或冷饭时,锅内发出”扑嘟、扑嘟”的声音,并不断冒出气泡来,但一尝,粥或饭并不热,这是为什么?
把凉粥或饭烧热与烧开水是不一样的。虽然水是热的不良身体,对热的传导速度很慢,但水具有很好的流动性。当锅底的水受热时,它就要膨胀,密度减小就上浮,周围的凉水就流过来填补,通过这种对流,就把锅底的热不断地传递到水的各部分而使水变热。而凉粥或饭,既流动性差又不易传导热。所以,当锅底的粥或饭吸热后,温度就很快上升,但却不能很快地向上或四周流动,大量的热就集中在锅底而将锅底的粥烧焦。因热很难传到粥的上面,所以上面的粥依然是凉的。加热凉粥或饭时,要在锅里多加一些水,使粥变稀,增强它的流动性。此外,还要勤搅拌,强制进行对流,这样可将粥进行均匀加热。
12、用砂锅煮肉或烧汤时,当汤水沸腾后从炉子上拿下来,则汤水仍会继续沸腾一段时间,而铁、铝锅却没这种现象,这是为什么?
因为砂锅是陶土烧制成的,而非金属的比热比金属大得多,传热能力比金属差得多。当砂锅在炉子上加热时,锅外层的温度大大超过100℃,内层温度略高于100℃。此时,锅吸收了很多热量,储存了很多热能。将砂锅从炉子上拿下来后,远高于100℃的锅的外层就继续向内层传递热量,使锅内的汤水仍达到100℃而能继续沸腾一段时间,铁、铝锅就不会出现这种现象(其原因请同学们自己分析)。
13、炒肉中的“见面熟”。逢年过节,人们总要炒上几个肉菜,那么怎样爆炒肉片呢?
若将肉片直接放入热油锅里去爆炒,则瘦肉纤维中所含的水分就要急剧蒸发,致使肉片变得干硬,甚至于会将肉炒焦炒糊,大大失去鲜味。为把肉片爆炒得好吃,师傅们往往预先将肉片拌入适量的淀粉,则肉片放到热油锅里后,附着在肉片外的淀粉糊中的水分蒸发,而肉片里的水分难以蒸发,仍保持了原来肉的鲜嫩,还减少了营养的损失,肉又熟得快即“见面熟”。用这种方法炒的肉片,既鲜嫩味美,又营养丰富。
14、冻肉解冻用什么方法最好?从冰箱里取出冻肉、冻鸡,如何将其解冻呢?
用接近0℃的冷水最好。因为冻肉温度是在0℃以下,若放在热水里解冻,冻肉从热水中吸收热量,其外层迅速解冻而使温度很快升到0℃以上,此的肉层之间便有了空隙,传递热的本领也就下降,使内部的冻肉不易再吸热解冻而形成硬核。若将冻肉放在冷水中,则因冻肉、冻鸡吸热而使冷水温度很快降到0℃且部分水还会结冰。因1克水结成冰可放出80卡热量(而1克水降低1℃只放出1卡热量),放出的如此之多的热量被冻肉吸收后,使肉外层的温度较快升高,而内层又容易吸收热量,这样,整块肉的温度也就较快升到0℃。如此反复几次,冻肉就可解冻。从营养角度分析,这种均匀缓慢升温的方法也是科学的。
四、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。
8、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。
五、与热学中的分子热运动有关的现象
1、腌菜往往要半月才会变咸,而炒菜时加盐几分钟就变咸了,这是因为温度越高,盐的分子运动越快的缘故。
2、长期堆煤的墙角处,若用小刀从墙上刮去一薄层,可看见里面呈黑色,这是因为分子永不停息地做无规则的运动,在长期堆煤的墙角处,由于煤分子扩散到墙内,所以刮去一层,仍可看到里面呈黑色。
生活中的物理
1、 锯,剪刀,斧头,用过一段时间就要磨一磨,为什么?
答:锯,剪刀,斧头,用过一段时间就要磨一磨是为了使它们的齿或刀锋利而减小受力面积,使用时用同样的力可增大压强。
2、 把塑料衣钩紧贴在光滑的墙壁面上就能用它来挂衣服或书包。这是什么道理?
答:塑料挂衣钩紧贴在墙面上时,塑料吸盘与墙壁间的空气被挤出,大气压强把塑料吸盘紧压在墙壁上。挂衣服或书包后,塑料吸盘与墙壁产生的磨擦力 以平衡衣服或书包的重力,所以能挂住衣服或书包。
3、 为什么发条拧得紧些,钟表走的时间长些?
答:发条拧得紧些,它的形变就大些,因此具有的弹性势能就多些,弹性势能转化为动能就多些,就能推动钟表的齿轮做较多的功,使钟表走的时间长些。
4、 钢笔吸水时,把笔上的弹簧片按几下,墨水就吸到橡皮管里去了 是什么原因?
答:按下弹簧片时,橡皮内的一部分空气被挤出,放手后因橡皮管要恢复原状使管内空气压强低于管外大气压强,墨水被管外大气压强压进水管内。
5、 用高压锅煮饭菜比用普通锅煮饭菜熟得快,为什么?
答;因为水的沸点与压强有关,压强增大,沸点升高,煮饭菜时高压锅的气压比普通锅内的气压高,所以水沸腾时高压锅内的温度高于普通锅内的温度,温度越高,饭菜越快熟。
6、 你在皮肤上擦一点酒精会有什么感觉?这说明什么问题?
答:在皮肤上擦一点酒精,就会感到凉,这是因为酒精蒸发时,从身体吸收了热量,使皮肤的温度降低感到凉。
7、 用久了的白炽灯泡会发黑,为什么?
答:因为钨丝受热产生升华现象,然后钨的气体又在灯泡壁上凝华的缘故,所以用久了的白炽灯泡会发黑。
8、冬天,人在感觉手冷的时候,可以用搓手的办法使手变热,也可以把手插进裤袋里使手变热,这两种办法各是通过什么方式使手得到热量的?
答:搓手通过做功得到热;手插进裤袋用体温把手暧热,这是通过热传递得到热。
9、 试用分子运动论的知识解释蒸发在任何温度下都能发生。
答:在任何温度下,分子都在不停地做无规则运动,液体分子中总有一些分子的速度大到能克服液面其他分子的吸引跑到液体外面去,成为气体分子,液体变成气体。
10、 喝开水时,如果感到热开水烫口,一般都向水面吹气,这是什么缘故?
答:这是因为液体蒸发时温度会降低,也就是说液体蒸发有致冷作用。向水面吹气,可以加快水面上的空气流动,液体表面上的空气流动得越快,蒸发也就越快,这将就会加快水温度降,使热开水不会烫口。
11、 冬天人们从外面进屋后,总喜欢用口对着双手哈气,,同时还爱两手相互摩擦,这是为什么?
答:冬天室外很冷,人的双手总是裸露,而人口呼出的气温近于人的体温,对手哈气,可使手吸收口中呼出的气的热量;双手互相摩擦,摩擦力做功,增加手的内能,都可以使手变得温暖。
12、 在北方的冬天,戴眼镜的人从室外走进暖和的室内后,镜片上会出现一层小水珠,为什么?
答:冬天,眼镜片在室外是冷的,进入暖和的屋子里后,屋子空气中含有的水蒸气遇到冷镜片后液化(凝结)成小水珠,附着在镜片上。
13、 手分子运动论的理论解释:在长期堆放煤的地方,有很厚的一层土层都是黑的。
答:因为煤是黑色的,煤分子在永不停息地作无规则的运动,土层变黑就是因为煤分子扩散进去的结果;
14、 安装照明电路时,如果装保险丝时拧得不紧,往往容易熔断。为什么?
答:如果保险丝拧得不紧,保险丝和接线柱的接触电阻就会增大,通电时,保险丝和接线柱的接触部分冰会发热,时间长了就容易熔断。
15、 电工检修电路时,使用有木柄或者柄上套着橡胶套的工具,并且常常站在干燥的木凳上,为什么?
答:木柄,橡胶套和干燥的木凳都是绝缘体,能避免电路中的电流通过人体流入大地,即能避免电工触电。
16、 电炉丝热得发红,但跟电炉丝连接的铜导线都不怎么热,为什么?
答:因为铜导线和电炉丝串联,根据Q=I2Rt,通过的电流是相等的,但铜导线电阻比电炉丝的电阻小得多,所以电炉丝热得发红,而铜导线却不怎么热。
17、 保险丝在什么情况下起作用?它保护了什么?
答:保险丝串联在电路中,当电流超过一定值时,保险丝自动熔断,切断电源,从而保护用电器和电路。
18、 右图是一防讯报警器的原理图,K是触开关,B是一个漏斗形的竹片圆筒,里面有个浮子A,试说明它的工作原理。
答:水位上涨超过警 线时,浮子A上升,使控制电路接通,电磁铁吸下衔铁,于是报警器指示灯电路接通,灯亮报警。
19、 右图是温度自动报警器的原理图。试说明它的原理。
答:当温度升高到一定值时,水银温度计中水银面上升到金属丝处,水银是导体。因此将电磁铁电路接通,电磁铁吸引弹簧片2,使电铃电路闭合,电铃响报警,当温度下降后,水银面离开金属丝,电磁铁电路断开,弹簧片2回原状,电铃电路断开,电铃不再发声。
20、请说出压力和压强的区别和联系。
答:垂直作用在物体表面上的力叫压力;物体在单位面积上受到的压力叫做压强,这是压力和压强的区别;由于P=F/S,F可得F=PS,这是它们的联系。
21、摩托车做飞跃障碍物的表演时为了减少向前翻车的危险,应该后轮先着地,请分析其中的道理。
分析:若前轮先着地,摩托车由于惯性继续向前运动,就会产生以前轮为转动点使摩托车顺时针转动的效果,造成翻车事故;若后轮先着地,就会产生以后轮为转动点使摩托车顺时针转动的效果,这样前轮也很快着地,从而避免了翻车事故的发生。
22、如何运用简易的物理方法区分生、熟鸡蛋,请具体说说看。
分析:把两个鸡蛋放在相对平滑的桌面上后,用大致相同的力同时转动鸡蛋,先停下的是生蛋、后者是熟蛋。生熟鸡蛋的区别在于蛋的内容物分别是液态和固态物。
当用力转动蛋壳时,蛋壳受力开始转动而液态的内容物由于惯性仍保持静止状态,二者间存在一定的摩擦阻力,同时蛋壳与桌面间也存在摩擦阻力,所以很快停止转动。熟蛋内容物成固态物与蛋壳自成一体,当用力转动蛋壳时,蛋壳与内容物一并转动,二者间不发生相对运动,只需克服较小的桌面摩擦力,所以能长时间转动。
23、扬场机能把谷粒、谷糠和小石块分开。请分析其中的道理。
分析:道理一:同样大小的谷粒和小石块,虽然飞出时的速度相同,但是由于质量不同,所以惯性的大小不同,小石块的质量较大,惯性也比较大,所以能够克服空气的阻力飞到更远的地方。
道理二:同样大小的谷粒和小石块,虽然飞出时的速度相同,但是由于质量不同,所以动能不同,小石块的质量较大,动能也比较大,所以能够克服空气的阻力飞到更远的地方。
24、厨房水池的下水管被堵塞了,人们常用“吸子”来处理。这个工具由木柄和半球形橡皮碗构成。将橡皮碗盖在下水管口上,向下压木柄,使皮碗变扁,打开水笼头使池中放满水,迅速向上拔皮碗,堵塞物就会松动随流水淌走,试说明道理。
分析:向下压木柄使皮碗变扁时,可以挤出皮碗内的一部分空气,同时也使堵塞物与皮碗之间的空间相对较小。水池中放满水后,当迅速向上拔皮碗时,堵塞物与皮碗之间的空间突然变大,使这之间的气体压强变小,小于堵塞物下方所受的大气压强,大气压力向上推堵塞物,使之松动,而此时正好有大量的水往下冲,把堵塞物冲走,从而使管道输通。
25、 辩析熟悉的来人
现象:和您朝夕相处的人在室外说话时,我们通过听声音就知道是哪位在说话。
原理:不同的人发出的声音音调、响度都有可能相同,但音色绝不会相同,因为不同的发声体发出的声音的音色一般不相同,由于非常熟悉,我们通过辩别音色就能分辩出哪位在说话。
26、 听长短
现象:向暖水瓶中倒水时,听声音就能了解水是不是满了。
原理:不同长度的空气柱,振动发声时发声频率不同,空气柱越长,发出的音调越低;暖水瓶中水越多,空气柱就越短,发出的声音频率越高,音调也就越高,特别是水刚好倒满瞬间,音调会陡然升高,通过听声音的高低,我们就能判断出水已经倒满了。
27 、挑选商品
现象:我们去商店买碗、瓷器时,我们用手或其它物品轻敲瓷器,通过声音就能判断瓷器的好环。
原理:有裂缝的碗、盆发出的声音的音色远比正常的瓷器差,通过音色这一点就能把坏的碗、盆挑选出来,当然实际还用辩别音调,观察形态等方法,但主要还是通过音色来辨别的。
28、 测量距离
现象:前面如果有一建筑物或高山,对着高山大喊一声,用表测量发出声音到听到声音的时间,利用声速就可以测出我们与高山或高大建筑物理的距离。
原理:声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来就产生了回声。
29、 看病
现象一:听诊器
原理:人的体内有些器官发出的声音,如:心肺、气管、胃等发生病变时,器官发出的声音在某些特征上有所变化,医生通过听诊器能听出来,依此来诊断病情。
现象二:B超检查原理
原理:频率高于20000赫兹的声音称为超声波,超声波有一定的穿透性,医生用某些信号器产生超声波,向病人体内发射,同时接受内脏器官的反射波,通过仪器把反射波的频率、强度检测出来,并在电视屏幕上形成图像,为了判断病情提供了重要的依据,B超利用的是回声原理。
30、 治病(传递能量)
现象:体外碎石
原理:人体的有些器官发生结石,如肾、胆等,最好的治疗措施就是用体外碎石机把体内结石击碎,变成粉未排出体外。体外碎石机利用的就是超声波,用超声波穿透人体引起的结石英钟激烈震荡,使之碎化。这主要利用了声波能传递能量的性质。
31、 传递信息(监测灾情)
现象:通过监测次声波就可知道地震、台风的信息。
原理:次声波是频率低于20赫兹的声音,人类无法听到。一些自然灾害如地震、火山喷发、台风等都伴有次声波的产生;次声波在传播过程中减速很小,所以能传播的很远,通过监测传来的次声波就能获取某些自然灾害的信息。
32、敲击水管,为何有时听到2次声音,有时听到3次声音?
大家都知道,声音在不同介质中传播速度不同。一般情况下,在固体中传播最快,如在钢铁中每秒传播5200米;其次,在液体中,如在水中每秒传播1500米;在空气中传播最慢,每秒仅能传播340米。
可见,如果水管中无水,敲击水管另一端,传声介质是空气、水管,我们就可能听到2次声音。如果水管中有水,传声介质为空气、水、水管,我们就可能听到3次声音。我们也可以通过这种方法来判断水管中是否有水。
33、寒冷的冬天,有时打开水龙头,会发现一滴水也不能流出,有时水管还会被“冻裂”,为什么?
原来,水管的水受冷凝固形成冰,就一滴也不能流出了。由于水结冰质量不变,密度变小,体积变大,所以水管有时会被“冻裂”。我们可以在水管外部包上一层防冻塑料纸,不过最稳妥的办法是将水龙头打开一点点,让水慢慢地下滴,这样就不易结冰了。
34、寒冷的天气,用手触摸自来水金属管时,好像对手有一种“粘力”,这是何因?
原来,自来水的金属管是热的良导体,当用手接触它时,手上的热量被金属迅速吸收并传走,手表面皮肤层的水分会立即遇冷凝固,将手和自来水管“粘”在一起。
35、如何判断浴室中冷、热水管?
天冷了,我们去浴室洗澡时,会发现有一冷一热两个进水管。我们很想知道哪个是冷水管,哪个是热水管,用手直接触摸又怕被烫伤,该怎么办?事实上,细心的人会发现两支水管表面是不同的,其中一支表面上有一层水珠,另一支却没有,这又是什么原因呢?原来浴室中充满了大量温度较高的水蒸气,遇到冷水管便会液化成一层小水珠附在水管表面上,所以,“出汗”的水管便是冷水管了。
36、怎样旋开玻璃瓶上太紧的铁盖?
利用玻璃与铁的膨胀率不相等,受热的先后也不同,就可以容易地旋开玻璃瓶上的铁盖。
铁的膨胀率比玻璃大。当铁盖和玻璃瓶口升高相等的温度时,铁盖的直径增加比瓶口较大。如果把玻璃瓶倒置,以开水泡铁盖一会,趁瓶口的玻璃仍未赶得及膨胀时,就容易把铁盖旋开。
37、怎样把开水更快的冷却?
设有六个完全相同的一套杯子,其中一个盛满开水。如果利用杯子的吸热作用把开水的温度降低,可以把开水注入其余五个冷杯子中,让杯子吸收开水的热量。怎样注入开水可以获得较佳的冷却效果呢?
[方法一]把开水平均注入五个杯子中,每个杯子分配到1/5杯开水。
[方法二]先把开水整杯注入第二个杯子,等到杯子不再吸热(玻璃的温度升至等于水温)时,再注入第三个杯子,如此类推,最后注入第六个杯子。
不论采用哪一种方法,当杯子注入开水后,杯子的温度升高而开水的温度降低。等杯子的温度和水的温度相等时,就停止吸热了。
当采用第二种方法,整杯开水注入第二个杯中,杯子所升高的温度一定比第一种方法高。
杯子升高的温度较高,就表示杯子吸收开水的热量较多。同理,把开水(现在变为暖水)从第二个杯子再注入第三个杯子中,则第三个杯子所升高的温度,一定比平均注入第三至第六个杯子所升高的温度较多,如此类推。
可知采用第二种方法,可以使开水失去较多的热量,也就是降低较大的温度。
依上述推论,如果以质量相同的玻璃,制成较薄而数目更多的玻璃杯,采用上述第二种方法,则冷却的效果将更大。
38、我们喝汽水是吸上来的吗?
我们用吸管吸汽水,总以为是嘴把汽水吸上来的。其实不是,用嘴吸,只吸走了吸管中的空气,至于汽水嘛,那是大气把它压到嘴里去的。
原来,吸管中的空气被吸走后,管里面的汽水受到空气的压强变小,而瓶子里(吸管外)的汽水受到的压强是大气压强,这两个压强是不相等的,大气压强较大,就会把汽水压到嘴里去了。
如果汽水瓶口盖一个塞紧了的软木塞,木塞中插着一根玻璃管,那末,你从玻璃管里吸汽水,至多能吸上一两口,就再也吸不到瓶里的汽水了。这个道理也简单,因为瓶外的大气无法进入汽水瓶,大气也就无法把汽水压到嘴里去了。
39、不拔掉瓶塞,还能喝到汽水吗?虽然吸不上来,但能不能吹上来?
对着玻璃管向瓶子里吹气是个办法。
吹气,增加瓶内的气体,增加了瓶内气体的压强。瓶内的气体压强变大以后,就会把汽水从玻璃管里压出来,这时,只要嘴不离开玻璃管,就能喝到汽水。
往瓶里吹气越多,压强增加得越多,就可以顺利地喝到汽水。喝掉一些汽水以后,瓶内的气体体积变大、压强降低,就喝不到汽水了。再吹气,又能继续喝到汽水。
40、太阳镜保护眼睛的原理
不反光玻璃的发明者是美国科学家凯瑟琳·布洛杰特(1898-1979)。这种玻璃在任何光照下都是完全透明的。这位美国女科学家是纽约州通用电器公司声望极高的实验室区接受的第一位女性。
当时她年方19,成为物理化学家,诺贝尔奖得主欧文·朗谬尔(1881-1957)的助手。欧文正从事分子膜的研究。分子膜是很薄的物质膜层,就如单个分子铺成的“垫”那样。布洛杰特在30年代末发现,将一种钡的薄膜放在透镜上,可减少透镜的全反射光。于是不反光的眼镜诞生了。
太阳镜能阴挡令人不舒服的强光,同时可以保护眼睛免受紫外线的伤害。所有这一切都归功于金属粉末过滤装置,它们能在光线射入时对其进行“选择”。有色眼镜能有选择地吸收组成太阳光线的部分波段,就是因为它借助了很细的金属粉末(铁、铜、镍等)。
事实上,当光线照到镜片上时,基于所谓“相消干涉”过程,光线就被消减了。也就是说,当某些波长的光线(这里指的是紫外线a,紫外线b,有时还有红外线)穿过镜片时,在镜片内侧即朝向眼睛的方向,它们就会相互抵消。
形成光波的相互重叠并非偶然现象:一个波的波峰同其靠近的波的波谷合在一起,就导致相互抵消。相消干涉现象取决于镜片的折射系数(即光线从空气中穿过不同物质时发生偏离的程度),还取决于镜片的厚度。一般来讲,镜片的厚度变化不大,而镜片的折射系数则根据化学成分的差异而不同。
偏振眼镜则提供了另外一种保护眼睛的机理。柏油路的反射光是比较特殊的偏振光。这种反射光与直接来自太阳的光或者任何人工光源的光的不同之自就在于秩序问题。偏振光是由全朝一个方向震动的波形成的,而一般的光则是由不定向震动的波开成的。这就像一群无秩序随意走动的人与一批迈着整齐步伐行进的士兵那样,形成了鲜明的对经。
一般地讲,反射光是一种有秩序的光。偏振镜片在阻挡这种光时特别有效,因为它的过滤性在发挥作用。这种镜片只让朝一定方向震动的偏振波通过,就像将光“梳理”了一样。对于道路反光问题,使用偏振眼镜能减少光的透射,因为它不让与道路平行震动的光波通过。事实上,过滤层的长分子被导向水平方向,可以吸收水平偏振光线。这样,大部分的反射光就被消除掉了,而周围环境的整个照明度并未减少。
最后,变色眼镜的镜片能在太阳光线射来之后变暗。当照明减弱之后,它又重新变得明亮了。之所以能够如此,是因为卤化银的结晶体在起作用。在正常情况下,它能使镜片保持完美的透明度。
在太阳光的照射不,晶体中的银便分离出来,处于游离状的银便在镜片内部形成小的聚集体。这些小的银聚集体呈犬牙交错的不规则块状,它们无法透射光线,而只能吸收光线,其结果就使镜片变暗。在光暗的情况不,结晶体又重形成,镜片随之恢复到明亮状态。
41、手机在物理实验中的应用
手机的应用已非常普遍,它除了具有通讯、娱乐等作用外,在物理实验教学中也有着广泛的作用。例举如下:
①、声音是由物体振动产生的
先将手机设置成“来电振动”提示状态,并放在工作台面上,手机不振动,没有发出声音;接着用另一手机拨打该手机,手机振动,可以听到手机与桌面间因振动发出的声音,说明声音是由物体振动产生的。
②、声音的传播需要介质
教科书上演示实验中的声源是一只接通电源的小电铃,操作稍显复杂,改用手机来做能使实验更简单方便。其操作是:将手机设置为“来电铃声”提示并悬挂在玻璃罩内(如图1),用另一手机去拨打它,可以清楚地听到铃声。用抽气机逐渐抽去玻璃罩内的空气,铃声越来越小,直至听不到了,表明声音不能在真空中传播。
③、电磁波能在真空中传播装置
如图1,将手机放在玻璃罩内,用另一手机拨打,能接通;将玻璃罩内空气抽去,依然可以接通;这说明电磁波可以在真空中传播。
④、静电屏蔽
取一封闭金属网罩(网格要小些,如铁纱网),将手机悬挂其内,然后用另一手机去拨打,听到的声音是“对不起,您拨的电话暂时无法接通,请稍后再拨”,说明金属网罩内没有电磁信号,该手机已经被屏蔽。
42、暖水瓶为什么能保温?
热的传递方式有三种:热对流,热传导,热辐射。热的对流主要发生在液体和气体之间,热流上升,冷流下降,通过不断循环达到动态平衡,热的传导发生在热的导体上,热从高温的一端向低温一端传导,热的辐射不需要媒介,它通过辐射的方式向低温处传热。暖水瓶的瓶胆与外壳之间是空气,空气是热的不良导体,热传导降低了许多,瓶胆内部光滑如镜,降低了辐射,所以暖水瓶能保温。
43、熟鸡蛋在冷水里浸一下就容易剥壳?
要弄清这个问题,我们首先必须知道水在这一过程中起什么作用?在我们所遇到物质中,除少数几种以外,大多数都有“热胀冷缩”这样一种物理特性。但是,各种物质的伸缩程度又各不相同。鸡蛋是由于硬的蛋壳和软的蛋白、蛋黄组成的,它们的伸缩情况也不一样。在温度变化不大或温度变化均匀时,还显不出什么,但一到温度剧烈变化时,蛋白和蛋壳的步调就不一致了,当煮得滚热的鸡蛋骤然浸到冷水里时,冷水使它的温度发生很大的变化。蛋壳猛然收缩。蛋白还处在原有温度没缩小体积,这时候就有一部分蛋白被蛋壳挤压进蛋的空头处,随后,蛋白又因温度渐渐降低,也逐渐收缩,由于蛋白、蛋壳和蛋黄的收缩程度不同,这就形成了蛋白与蛋黄的脱离。因此,剥起来就不会连蛋壳带肉一起下来了。
44、电梯上的特殊感觉
“超重”和“失重”是两种物理现象,地球上任何事物都受重力的作用。如果有力使物体克服重力作用向上加速运动,那么就会呈现超重现象。如果物体沿着重力作向下加速运动,就会呈现失重现象。
45、触电的人是被电"吸"住了吗
常听人们有这种说法:触电时人被电吸住了,抽不开。
实际上这个说法是错误的。我们知道,不论是否存在电流,在一般情况正导线中、电器中的正、负电荷的电量是相等的,对外的静电作用是相互抵消。即使局部地方偶尔出现少许正、负电荷但不相等,其静电引力也是微不足道的。但是问题出现了,人手触电时,为什么有时不把手抽回来?难道不想抽回来?显然是被吸住了抽不回来。对这一提问可用电流的生理效应来解释。
人手触电时,由于电流的刺激,手会由痉挛到麻痹。即使发出抽回手的指令,无奈手已无法执行这一指令了。调查表明,绝大多数触电死亡者,都是手的掌心或手指与掌心的同侧部位触电。刚触电时,手因条件反射而弯曲,而弯曲的方向恰使手不自觉地握住了导线。这样,加长了触电时间,手很快地痉挛以致麻痹。 这时即使想到应松开手指、抽回手臂,已不可能,形似被"吸住"了。 如若触电时间再长一点,人的中枢神经都已麻痹,此时更不会抽手了。 这些过程都是在较短的时间内发生的。
如手的背面触电,对一般的民用电,则不容易导致死亡,有经验的电工为了判断用电器是否漏电而手边又无验电笔,有时就用食指指甲一面去轻触用电器外壳。若漏电,则食指将因条件反向而弯曲,弯曲的方向又恰是脱离用电器的方向。这样,触电时间很短,不致有危险。当然,电压很高,这样作也会发生危险。
46、照明节电 日光灯具有发光效率高、光线柔和、寿命长、耗电少的特点,一盏14瓦节能日光灯的亮度相当于75瓦白炽灯的亮度,所以用日光灯代替白炽灯可以使耗电量大大降低。在走廊和卫生间可以安装小功率的日光灯。看电视时,只开1瓦节电日光灯,既节约用电,收看效果又理想。还要做到人走灯灭,消灭“长明灯”。
47、电视机节电 电视机的最亮状态比最暗状态多耗电50~60%;音量开得越大,耗电量也越大。所以看电视时,亮度和音量应调在人感觉最佳的状态,不要过亮,音量也不要太大。这样不仅能节电,而且有助于延长电视机的使用寿命。有些电视机只要插上电源插头,显像管就预热,耗电量为6~8瓦。所以电视机关上后,应把插头从电源插座上拔下来。
48、电冰箱节电 电冰箱应放置在阴凉通风处,决不能靠近热源,以保证散热片很好地散热。使用时,尽量减少开门次数和时间。电冰箱内的食物不要塞得太满,食物之间要留有空隙,以便冷气对流。准备食用的冷冻食物,要提前在冷藏室里慢慢融化,这样可以降低冷藏室温度,节省电能消耗。
49、洗衣机节电 洗衣机的耗电量取决于电动机的额定功率和使用时间的长短。电动机的功率是固定的,所以恰当地减少洗涤时间,就能节约用电。洗涤时间的长短,要根据衣物的种类和脏污程度来决定。一般洗涤丝绸等精细衣物的时间可短些,洗涤棉、麻等粗厚织物的时间可稍长些。如果用洗衣机漂洗,可以先把衣物上的肥皂水或洗衣粉泡沫拧干,再进行漂洗,既可以节约用电,也减少了漂清次数,达到节电的目的。
50、电风扇节电 一般扇叶大的电风扇,电功率就大,消耗的电能也多。同一台电风扇的最快档与最慢档的耗电量相差约40%,在快档上使用1小时的耗电量可在慢档上使用将近2小时。所以,常用慢速度,可减少电风扇的耗电量。
51、为什么月亮上没有声音
声音是空气中每秒20至2万次的振动。地球上有声音,是因为振动着的物体把振动传给空气,空气再把振动传播开来,形成声音。所以,存在声音的必要条件有两个:一个是要有声源,一个是要有传播声音的媒质,二者缺一不可。月亮上可以产生振动,但月亮上没有空气,振源的振动传不出去,当然月亮上就听不到声音了,那儿是一个十分寂静的世界。
要证明月亮上没有声音并不难,我们可以做这样一个实验:将一只闹钟放在有抽气设备的玻璃罩里,当罩内的空气没有被抽出时,我们能听见闹钟的滴答声,当空气逐渐被抽出时,滴答声逐渐减弱;当空气十分稀薄时,滴答声就听不见了。如果没有空气把声音传出来,即使闹钟滴答声一直在响,我们也听不见。
对于传播声音来说,月亮上的条件与抽出空气的玻璃罩内的情况相似。所以月亮上就是有振动,也没有声音。
1969年7月21日,人类首次登上月球。在月球上,两名宇航员虽然近在咫尺,也只能靠无线电来通话。
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。
52、为什么水龙头一打开水就会流出?
原来,日常生活中来自水管的水大多数来自水塔,而水塔中的水是用高压泵把水压上去的。因此,水塔中的水面肯定比水龙头中的水面高出许多,水龙头与水塔构成了一个连通器,根据连通器原理,液面应相平,所以,一打开水龙头水便流出来了。
民谚俗语中的物理知识
在日常生活中,我们经常会接触到一些民谚、俗语,这些民谚、俗语蕴含着丰富的物理知识,我们平时如果注意分析、了解一些民谚、俗语,就可以在实际生活中深化知识,活化知识,这对培养我们分析问题、解决问题的能力是大有帮助的。下面列举几例:
1、小小称砣压千斤:根据杠杆平衡原理,如果动力臂是阻力臂的几分之一,则动力就是阻力的几倍。如果称砣的力臂很大,那么"一两拨千斤"是完全可能的。
2、破镜不能重圆:当分子间的距离较大时(大于几百埃),分子间的引力很小,几乎为零,所以破镜很难重圆。
3、摘不着的是镜中月 捞不着的是水中花:平面镜成的像为虚像。
4、人心齐,泰山移:如果各个分力的方向一致,则合力的大小等于各个分力的大小之和。
5、麻绳提豆腐--提不起来:在压力一定时,如果受力面积小,则压强就大。
6、"真金不怕火来炼,真理不怕争辩。" 从金的熔点来看,虽不是最高的,但也有1068℃,而一般火焰的温度为800℃左右,由于火焰的温度小于金的熔点,所以金不能熔化。
7、月晕而风,础润而雨:大风来临时,高空中气温迅速下降,水蒸气凝结成小水滴,这些小水滴相当于许多三棱镜,月光通过这些"三棱镜"发生色散,形成彩色的月晕,故有 "月晕而风"之说。础润即地面反潮,大雨来临之前,空气湿度较大,地面温度较低,靠近地面的水汽遇冷凝聚为小水珠,另外,地面含有的盐分容易吸附潮湿的水汽,故地面反潮预示大雨将至。
8、长啸一声,山鸣谷应:人在崇山峻岭中长啸一声,声音通过多次反射,可以形成洪亮的回音,经久不息,似乎山在狂呼,谷在回音。
9、但闻其声,不见其人:波在传播的过程中,当障碍物的尺寸小于波长时,可以发生明显的衍射。一般围墙的高度为几米,声波的波长比围墙的高度要大,所以,它能绕地高墙,使墙外的人听到;而光波的波长较短(10-6米左右),远小于高墙尺寸,所以人身上发出的光线不能衍射到墙外,墙外的人就无法看到墙内人。
10、开水不响,响水不开:水沸腾之前,由于对流,水内气泡一边上升,一边上下振动,大部分气泡在水内压力下破裂,其破裂声和振动声又与容器产生共鸣,所以声音很大。水沸腾后,上下等温,气泡体积增大,在浮力作用下一直升到水面才破裂开来,因而响声比较小。
11、猪八戒照镜子--里外不是人:根据平面镜成像的规律,平面镜所成的像大小相等,物像对称,因此猪八戒看到的像和自已"一模一样",仍然是个猪像,自然就"里外不是人了"。
12、水火不相容:物质燃烧,必须达到着火点,由于水的比热大,水与火接触可大量吸收热量,至使着火物温度降低;同时汽化后的水蒸气包围在燃烧的物体外面,使得物体不可能和空气接触,而没有了空气,燃烧就不能进行。
13、洞中方一日,世上已千年:根据爱因斯坦的相对论
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