品故事学物理‖热现象·第3、4回-白汽成因说分明 冰冻草莓更加冷
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第三回 白汽成因说分明
下学放学回到家,乖乖看见妈妈在蒸馒头。不一会儿,馒头蒸熟了,拿掉锅盖,“腾”地冒出一团“白汽”。
刚好,今天的物理课上老师讲了汽化和液化的知识。乖乖决定考考妈妈,他问妈妈:“妈妈,你看这一团团的‘白汽’是什么呢?”
妈妈不假思索地说:“当然是水蒸气了。”
乖乖哈哈大笑地说:“我就猜你会这样回答的,不过很可惜,答案错误。”
妈妈说:“怎么错了,你倒说说看。”
乖乖说:“不对,‘白汽’可不是水蒸气。水蒸气是无色、无味透明的气体,而白汽是能够看的见的,所以‘白汽’肯定不是水蒸气,绝不能将它们混为一谈。”
妈妈不解地问:“那‘白汽’到底是什么呢?”
乖乖说:“一般来说‘白气’是水蒸气遇冷液化形成的小水滴聚集一起悬浮在空气中形成的。”
妈妈说:“我知道,空气中含有水蒸气。”
乖乖说:“形成‘白汽’的水蒸气也不一定是来源于空气中。对于具体的现象要具体分析。比如,夏天,剥开冰棒纸,会看到冰棒周围‘白汽’。这是因为空气中水蒸气温度较高,遇到低温的冰棒放出热量,发生液化,形成‘小水滴’聚集在一起,从而形成“白汽”;同样在夏天打开冰箱门时,在冰箱门附近会出现“白气”,这是由于冰箱内温度较低,外界温度较高,空气的水蒸气遇冷液化形成的水水滴聚在一起形成‘白汽’。由此可看出,形成这两种‘白汽’的水蒸气来源于空气中;而在冬天,我们口中呼出的“白气”,是口中呼出的气体的所含的温度较高的水蒸气到低温空气中液化形成的,这时形成的‘白汽’的水蒸气是就不是来源于空气中。“
妈妈感慨地说:“一个‘白汽’这么复杂。我哪能记得住呀!”
乖乖说:“其实可以简单地归纳为,‘白汽’是由温度较高的水蒸气遇到温度较低的物体发生液化形成的。”
妈妈说:“我看‘白汽’和雾、云都差不多。它们也是液化形成的吧?”
乖乖想了想说:“是的。云和雾也都是由水蒸气液化形成小水滴聚集而成,也就是说两者在实质上是一样的,只是它们所在高度不同――云高,雾低。研究发现,云的形成要有两个最基本的条件:一是有充分的水蒸气,二是有使空气的温度要降低到一定程度,这两个条件缺一不可。当低空空气由于种种原因上升到高空,由于高空中气温较低,当空气中所含的水蒸气达到饱合状态,就会有一部分水蒸气附着在空中的烟粒微尘(称为凝结核)上疑结形成小水滴。这此小水滴非常小,我们称之为云滴,它们的平均半径只有几微米,但浓度很大,在1立方米的空间可以聚焦着几千万到几万万个。这种小而密集的云滴在空气中下降的速度极小,只要很弱的上升气流就可以把它们托住而不掉下来,所以云能够悬浮在空中。”
妈妈说:“那雾到底是怎么形成的?”
乖乖说:“雾是低空中水蒸气遇冷液化形成小水滴附着在灰尘上形成的。在城市,大雾的形成多与严重的空气污染密切相关,空气污染越严重,空气中的灰尘就越多,越容易形成雾。因此,雾气中含有大量的有害物质和病菌。雾天晨练时,随着呼吸加深,心率加快,自然就更多地吸进了雾气中的有害物质。可能诱发各种疾病。”
妈妈说:“听你这么一说,以后再遇到大雾的天气,我就不去参加晨练了,就改在室内做些轻微活动吧。”
乖乖高兴地说:“那以后你可要说话算数呀!”
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1.液化:物体由气态变成液态叫做液化。液化会放出热量。
2.“白汽”、雾、露珠都是由水蒸气液化形成的。
第四回 冰冻草莓更加冷
乖乖很喜欢吃巧克力和草莓。巧克力的主要是成分是可可脂,这是一种高热量脂肪,它吃起来芬芳柔滑,
生物老师讲过,草莓属于蔷薇科多年生常绿草本,酸甜多汁。每100克草莓中只含VC50~100毫克(含有VC使草莓具有了可口的酸度),剩下的绝大多数是水分,占到90%左右。虽然巧克力中不含VC也没有水分,但两者吃来了都别有滋味。
一天晚上,乖乖突发奇想:“如果将一块巧克力和一颗草莓同时放入冰箱,冷冻足够长的时间。把它们从冰柜中取出后,放在口中,你认为哪个更凉呢?”想到这里,他赶紧拿出几颗草莓和几块巧力一起在冰箱的冷冻室中。
第二天一早,便迫不急待地打开冰箱,取出草莓和巧克力开始品尝。经过对比,乖乖感觉草莓温度比巧克力更低。
乖乖想:真得是这样吗?它们两个在冰箱中同一个地方的时间足够长,它们的温度应该和冰箱冷冻室的温度都相同才对呀?可为什么会感觉巧克力只比常温低一点,而草莓却冷得让他牙疼呢?带着这个疑问,到了学校,他立即向牛顿老师请教。
牛顿老师想了想,说:“你吃哪个哪个更让感觉凉,就看哪个能更快更多地吸收口腔内的热量。”
乖乖说:“那么吸收热量的快慢与多少与与什么因素有关呢?”
牛顿老师说:“我想可能与三个原因有关。一是热传导率的因素。例如,冬天手拿铁和木头,感觉铁更冷,就是由于金属的导热性要比木头高很多。烧水壶的壶身用金属来做,把手用塑料来做,就是利用了金属容易导热,塑料不容易导热的原因;同样,走街串巷卖冰棍儿的用棉被盖住箱子,是利用了棉被不容易导热;计算机上的CPU散热片使用铜的效果要好与铝和铁,火箭的头部使用铜焊技术,是利用了铜更善于导热的原因。”
乖乖听着有点迷糊了,问:“这与草莓和巧克力有什么关系呢?”
牛顿老师接着说:“草莓的成分中水占很大比例,而巧克力含有内糖、脂肪、蛋白质等物质,水的导热性能要远远于组成巧克力,因此人吃冷冻草莓时,与舌头牙齿接触处,口腔内的热量会被迅速吸走,传到草莓内部或其他温度低处,因此会感觉草莓很冷;而吃巧克力时,由于巧克力不容易导热,口腔内热量被吸走的速度比较慢,因此会感觉巧克力不太冷。”
乖乖说:“第二个因素是什么?”
牛顿老师说“二是冰熔化的影响。草莓上没有冰,而草莓中富含水,并且这些水已经结成冰。冰到口中会熔化,熔化时会吸收大量的热,也会使口腔内温度迅速降低,从而感觉结冰的草莓的温度更低。”
牛顿老师接着说:“第三个原因与比热容有关。当草莓中水熔化成水,由于水温远远低于口腔内的温度,因此冰熔化形成的水会继续吸热,直至升温到37摄氏度左右。水的比热容在常见的物质中最大,相同质量的水与其他物质升高相同的温度相比,需要吸收更多的热量。而巧克力的比热容较小,温度升高到37摄氏度,也不用吸收太多的热量,因此人会感觉草莓的温度要比巧克力的温度低。”
乖乖说:“我明白了。原来这里还有这么大学问呀!”
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1.导热性。善于导热的物质叫做热的良导体,不善于导热的物质叫做热的不良导体。
2.比热容:单位质量某种物质温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容。在常见物质中,水的比热容最大。
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