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本帖最后由 zty1122bb 于 2014-10-14 15:18 编辑
孩子正好在学习初中物理，搜集了一些与课程同步的物理小常识。希望坛友更多支持，多贴一些相关内容---学-玩-学
1.冒气的冰淇淋和不冒气的热汤 据传清代某夏天一洋人宴请林则徐，有一道甜点为冰淇淋，因其上白气不断，林则徐以为必烫，故以嘴吹之，谁知入口却不冷，洋人笑以为柄。林则徐声色不动，过几日回请洋人，其中一道热汤刚刚煮沸，浮有一层厚油，无一丝白气冒出，林则徐热情请之，洋人一口吞下一匙，顿时呲牙裂嘴，哈哈有声，不停乱弹，出尽洋相。 这其中有什么物理道理呢？ 冰淇淋的温度在零摄氏度以下，夏天空气中的水蒸气温度相对较高（30℃左右），冰淇淋的较低温度会使其周围空气中的水蒸气液化成许多小水滴，小水滴随空气流动，看上去就像冰淇淋在冒气，实际上是水雾。我们知道食用油的密度比水小，漂浮在汤的表面，厚厚的油膜阻碍了水的蒸发，在碗的上方就不会出现液化的小水滴即热气，因而我们看不到汤冒气，同时食用油是热的不良导体，油膜大大减缓了汤内热量的散失，汤的温度非常高。 2.冷水瓶的原理 你如果没有看到过这种瓶，你也许听人说起过或者在书报里读到过。这种用没有烧过的粘土做的容器有一种有趣的性能，它能使灌在里面的水比周围的物体变得更凉些。这种容器南方各民族用得很多。它有各种各样的名字，在西班牙叫“阿里卡拉查”，在埃及叫“戈乌拉”等等。 这种水瓶的冷却作用的原理很简单：瓶里的水透过粘土壁渗到瓶外，会慢慢地蒸发，蒸发的时候就从容器和它里面的水里夺取一部分热。 不过这种容器里的水也不会变得很凉，像某些游记里所描写的那样。这里的冷却作用是不会很大的。它同许多条件有关系。空气越热，渗到容器外的液体就蒸发得越快越多，容器里面的水因而也就越凉。它也同周围空气的湿度有关：如果空气里水分很多，蒸发就进行得慢，容器里的水也就不十分容易冷却；反过来，在干燥的空气里，蒸发进行得很快，容器的冷却作用也就更显著些。风同样能够加速蒸发，帮助冷却。你如果在热而有风的日子里穿一件湿衣服，你就会觉得很凉快，从这一点就可以明白风的作用了。 很难说，冷水瓶在什么地方冷却得更多些──是在日光下，还是在阴影里。在日光下，蒸发是加快了，可是同时进入瓶里的热也加多了。最好的方法大概是把冷水瓶放在略微有些风的阴影里。这样，冷水瓶里温度的下降一般也不会超过5℃。
3.怪异的飞雪 一、六月飞雪 800年前，中国杂居作家 关汉卿创作了一部《 窦娥冤》，大意是 窦娥被无赖诬陷，又被官府错判斩刑。在窦娥被斩之后，“血溅白练，六月飞雪，三年大旱”。从此，人们便认为六月飞雪预示着极大的冤屈。当然，我们应当以科学的态度去面对它。那六月飞雪是怎样形成的呢？ 六月飞雪，一种奇特的自然现象，产生这种现象的原因多半是夏季高空有较强的冷空气。如果冷暖气流交锋剧烈，则会产生 强降雨；但如果气流突然将含有 冰晶或雪花的低空积雨云拉向地面，便会在小范围内出现短时间飘落 雪花的奇观。也有一些科学家认为，六月飞雪是由于大规模的火山爆发造成的。火山爆发时可产生达数百万吨的火山灰，上升至大气高层，飘散到世界各处，一连数月遮天蔽日，导致许多地区出现冬季天气。据研究，公元537年中国发生的那次夏雪天气，是由于新几内亚东南部的一次火山喷发造成的。
二、大厅飘雪 我们见到的雪都是从天空中降落下来的，你相信在大厅内也会下雪吗？ 1779年冬天，俄国彼得堡的一家报纸，报道了一件十分有趣的新闻。在一个舞会上，由于人多，又有成千上百支蜡烛的燃烧，使得舞厅里又热又闷，那些身体欠佳的夫人、小姐们几乎要在欢乐之神面前昏倒了。这时，有一个年轻男子跳上窗台，一拳打破了玻璃。于是，舞厅里意想不到地出现了奇迹，一朵朵美丽的雪花随着窗外寒冷的气流在大厅里翩翩起舞，飘落在闷热得发昏的人们的头发上和手上。有人好奇地冲出舞厅，想看看外面是不是下雪了。令人惊奇的是天空星光灿烂，新月银光如水。 那么，大厅里的雪花是从哪儿飞来的呢？莫非有人在表演魔术？可是再高明的魔术师，也不可能在大厅里变出雪花来啊。后来，科学家才解开了这个迷。原来，舞厅里由于许多人的呼吸饱含了大量水汽，蜡烛的燃烧又散布了很多凝结核。当窗外的冷空气破窗而入的时候，迫使大厅里的饱和水汽立即凝华结晶，变成了雪花。可见，只要具备了下雪的条件，屋子里也会下雪的。
4. 雪花熔化带来的灵感 这是发生在第二次世界大战期间的一个真实的故事
1944年，第二次世界大战的局势发生了很大的变化。苏联红军对德国侵略军发起了总反攻。4月，苏军强攻彼列科普，准备解放克里木半岛。
彼列科普是通往克里木半岛的重要据点，地势险要，易守难攻。德军企图凭借天然屏障和坚固阵地，以4万多人的兵力进行固守，以阻止苏联红军的反攻。能否尽快歼灭彼列科普的守敌，对整个战局无疑具有重大的意义。为此，苏联调集一个集团军的兵力，希望一举歼灭该敌，开辟通路，尽快解放克里木半岛。
为了弄清彼列科普德军的兵力部署、火力配系和障碍设置的情况，苏军决定首先对敌实施飞机侦察。然而就在当日夜晚，在彼列科普地段突然降了一场大雪，德军的地面目标全部被厚厚的大雪覆盖了。炮兵司令员为不清楚德军的一线阵地是否为主要阵地而着急，因为这涉及到炮火准备的时候以哪一道阵地为主进行炮击，以达到既能歼灭德军，又不至于浪费弹药，因为德军往往设置一些假阵地来迷惑苏军。
第二天早晨，苏军集团军炮兵司令在暖烘烘的指挥部里，正在思考如何侦察德军阵地的真实情况，这时集团军的参谋长走了进来。司令员注意到参谋长的双肩上落了一层薄薄的雪花，由于指挥部里温度较高，肩章上边缘部分的雪花有些已经开始熔化，水珠清晰地勾画出了肩章的轮廓。这一发现使这位聪明的炮兵司令联想到：天气转暖，敌人掩体内的积雪也将马上熔化。为了避免泥泞，他们必然清扫掩体里的积雪。带湿土的积雪被抛出来的地方必然和其他的地方不一样，就会暴露他们的兵力部署。这位炮兵司令随即命令部队加强观察。
果然不出所料，此时的德军正在清扫积雪。苏军利用不间断的侦察和航空照相，发现德军第一道堑壕前一片洁白，只有少数几处湿土，由此推断敌人第一道堑壕内只有值班观察人员；而第二、三道堑壕前后则被大量泥土覆盖，由此断定敌人兵力主要部署在第二、三道堑壕内；同时还发现有一些原来已经暴露的目标，周围积雪并无变化，肯定是假目标。这样，因肩章上雪花融化带来的启示，苏军仅仅用了3个小时的时间就查明了德军的兵力部署和工事情况。在总攻发起前苏军对敌人的防御阵地进行了猛烈而准确的炮击，结果，仅用一天多一点的时间，就攻破了德军的防线，俘敌3．8万多人，解放了克里木半岛。
这个故事告诉我们，注意观察周围细微的事物，并进行由此及彼的联想多么重要。大家在学习物理的过程中，就要不断提高自己的观察能力，分析推理能力，将来才能大有作为。
5.一种现象 两次变化 洒在地上水会变干，冬天水凝固成冰，春天到了冰雪又会熔化成水，这些物态变化在生活中很常见。生活中还有一些现象，其间却是经历了两次物态变化，可能你并没有注意。 1. 烧开水时，揭开水壶盖，会看到水面上方冒出大量“白气”。在这个现象中就发生了再次物态变化。壶中的水吸收热量汽化成水蒸气，从水中“逃逸”出来。在上升的过程中这些水蒸气又遇冷液化成小水滴，这就是我们所看到的“白气”。也是这个原因，所以在冬天烧水时我们看到的“白气”要浓一些，而夏天这些“白气”要少一些。 2. 白炽灯用久了，内壁会变黑，其中也发生了两次物态变化。白炽灯在发光时温度很高，钨丝受热升华成钨蒸气。当灯泡不发光时，温度降低，钨蒸气又凝华成固态钨附着在灯泡内壁上，这时灯泡就变黑了。因此灯泡用久了灯丝会变细，这是钨丝升华，又变黑，就是钨蒸气凝华了。日光灯管用久了两端会发黑，也是由于钨丝先升华后凝华而造成的。 3. 我们家中用的冰箱，其制冷过程也是发生了两次物态变化。液态的氟利昂在冰箱的冷冻室里迅速汽化、吸热，使冰箱内的温度降低。生成的气体被压缩机抽走、压入冷凝器液化，将吸收的热量释放出去。利用氟得昂这种汽化、吸热、液化、放热，从而达到冰箱中一直温度较低的目的。 4. 在空中喷洒干冰是人工降雨的一种方法，干冰使空气中的水蒸气变成小冰粒，冰粒下降的过程中变成雨滴。水蒸气变成冰粒就是凝华形成的，冰粒又变成雨滴是熔化。所以这种人工降雨的过程就包含了凝华和熔化的两种物态变化。 5. 火箭发射时，高温火焰向下喷射会使很多物体熔化。为了保护发射台支架，就在火箭下方建一个大水池。火焰喷射到水中，水吸收大量的热量迅速汽化，上升的过程中遇冷又液化成小水滴。所以我们在电视上看到火箭升空的瞬间，伴有迅速扩展的庞大的白色气团就是水先汽化，又液化后形成的。 像这样常见的现象中却发现了两次物态变化的过程，生活中还有很多，我们可以在今后的学习和生活中慢慢积累，慢慢去归纳，完善。
6.温度的物理本质 温度是描述物体冷暖程度的物理量。 宏观物体是由大量的微粒──分子或原子组成的。一切物质（气体、液体和固体）的分子都在做永不停息的无规则运动。就每个分子来说，它的具体运动过程具有很大的偶然性，但从总体上看，大量分子的运动却遵循统计平均规律。 分子的无规则运动叫做分子的热运动。对气体分子来说，根据分子热运动规律，采取统计平均的方法，可以导出热力学温度T与气体分子运动的平均平动动能的关系为： file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps2CD.tmp.png 式中为分子的平均平动动能，k＝1．380662×10－23JK－1，为玻尔兹曼常数。上式说明气体分子的平均平动动能只与温度有关，并与热力学温度成正比。它揭示了宏观量T与微观量之间的关系。从宏观上看，温度表示物质的冷热程度，从微观上看，温度是表征大量气体分子的平均平动动能的平均值的物理量。这表明温度标志着物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度，温度越高，就说明物体内部分子热运动越剧烈。 7.温度计的发展 温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计等。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps2CE.tmp.png 最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略（1564—1642）发明的。他的第一只温度计是一根一端敞口的玻璃管，另一端带有核桃大的玻璃泡（如图所示）。使用时先给玻璃泡加热，然后把玻璃管插入水中。随着温度的变化，玻璃管中的水面就会上下移动，根据移动的多少就可以判定温度的变化和温度的高低。这种温度计，受外界大气压强等环境因素的影响较大，所以测量误差大。后来伽利略的学生和其他科学家，在这个基础上反复改进，如把玻璃管倒过来，把液体放在管内，把玻璃管封闭等。比较突出的是法国人布利奥在1659年制造的温度计，他把玻璃泡的体积缩小，并把测温物质改为水银，这样的温度计已具备了现在温度计的雏形。以后荷兰人华伦海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水银作为测量物质，制造了更精确的温度计。他观察了水的沸腾温度、水和冰混合时的温度、盐水和冰混合时的温度；经过反复实验与核准，最后把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0°F，把纯水凝固时的温度定为32°F，把标准大气压下水沸腾的温度定为212°F，用°F代表华氏温度，这就是华氏温度计。 在华氏温度计出现的同时，法国人列缪尔（1683－1757）也设计制造了一种温度计。他认为水银的膨胀系数太小，不宜做测温物质。他专心研究用酒精作为测温物质的优点。他反复实践发现，含有1／5水的酒精，在水的结冰温度和沸腾温度之间，其体积的膨胀是从1000个体积单位增大到1080个体积单位。因此他把冰点和沸点之间分成80份，定为自己温度计的温度分度，这就是列氏温度计 华氏温度计制成后又经过30多年，瑞典人摄尔修斯于1742年改进了华伦海特温度计的刻度，他把水的沸点定为零度，把水的冰点定为100度。后来他的同事施勒默尔把两个温度点的数值又倒过来，就成了现在的百分温度，即摄氏温度，用℃表示。华氏温度与摄氏温度的关系为 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps2CF.tmp.png 现在英、美国家多用华氏温度，德国多用列氏温度，而世界科技界和工农业生产中，以及我国、法国等大多数国家则多用摄氏温度。 8.生活、生产、科技与物态变化过程中的吸热 自然界中的物质在一般情况下以固态、液态或气态三种状态存在，物质的这三种状态在一定的条件下可以相互转化，转化过程中伴随着吸热或放热现象，吸热的物态变化有熔化吸热、汽化吸热、升华吸热。在生活、生产、科技中物态变化吸热现象有什么应用呢？ 一、物质的熔化吸热的应用 1. 向可乐饮料中加冰块会使饮料变得更清凉：夏天，我们在喝饮料的时候，常会在饮料中放入一些冰块，冰块在熔化时，要吸热，使饮料变的清凉可口。 2. 冰的熔化冷藏：储存食品时利用冰熔化吸热，使食品降温防止食品腐烂变质。 3.化雪冷：俗话说“下雪不冷，化雪冷。”化雪时发生的物态变化是熔化，冰熔化时吸热，使得气温降低，所以人会感到冷。 4.建造房屋的保温材料：现在出现了一种新型的建筑材料，这种材料在温度升高到一定温度时熔化，它熔化时吸收热量，使房间中的温度降低，当温度下降到一定温度时它会凝固，凝固时放出热量，房间内的温度升高，使室温维持在一个适宜的温度。 5.发射卫星的火箭头部涂了一层特殊的材料，保护火箭：用来发射卫星的火箭在大气中飞行时，由于火箭头部与空气摩擦使它的头部发热，温度可达几千摄氏度。在它的头部涂了一层特殊材料，这种材料受热很容易熔化、汽化吸收箭头与空气摩擦产生的热，可以避免火箭因高速运动时与空气作用产生的高温而被毁坏的危险。 6.另外，高烧病人用冰块降温，夏天吃冰棒解热，冰镇啤酒都是利用冰的熔化吸热。 二、物质的汽化吸热的应用 7.夏天天热时向地上洒水会感到凉快：在地上洒了水，蒸发需要吸收热量，水蒸发吸热有降温制冷作用，故天热时向地上洒水会感到凉快。 8.夏天天热，洗把脸就感到凉快：洗了脸后，脸上有水分，水蒸发需要吸收热量，水蒸发吸热有降温制冷作用，所以夏天天热，洗把脸就感到凉快。 9.擦酒精为中暑病人缓解症状：给中暑病人擦酒精，酒精容易蒸发，蒸发需要吸收热量，蒸发吸热有降温制冷作用，酒精蒸发快，从病人身上带走热量快，使中暑病人缓解症状。 10.夏天用电风扇吹风感到凉快：当我们在炎热的夏天使用电风扇的时候，电风扇的工作，加快了室内空气的流动，因而加快人体汗液的蒸发，蒸发需要吸收热量，故人们会感觉到凉爽。 11.沙漠冰箱：住在非洲沙漠中的居民，由于没有电，夏天无法用冰箱保鲜食物，当地居民发明了一种沙漠冰箱“罐中罐”。它是由一个内罐和一个外罐组成，两罐之间填上沙子，使用时将食物和饮料放在内罐中，罐口盖上湿布，然后放在通风干燥的地方，经常在两罐间的沙子中洒些水，由于水蒸发吸热有降温制冷作用，使食物和饮料保持较低的温度，这样就能起到保鲜的作用。 12.沙漠羊皮袋：在沙漠里旅行的人，常用一个羊皮袋来装水，由于羊皮袋中的水不断地渗出，然后蒸发，蒸发吸热有降温制冷作用，使袋中的水温度较低，虽然气温较高，但是水喝起来清凉可口。 13.夏天食物放在水缸中防变质：夏天，没有冰箱的农村家庭，为了防止饭菜变质，常把饭菜放入菜盆，再把菜盆放入水缸中，让菜盆浮在水面上。由于水缸中的水不断蒸发吸热，使水缸内的温度降低，从而使饭菜的温度降低，不致于使饭菜变质。 14.手术麻醉：医学上有一种麻醉剂叫氯乙烷，它是一种透明、沸点为13．10°C的液体，使用时，将容器口对准需手术部位喷出，喷出的四氯乙烷迅速汽化吸热降温使需手术部位冷冻，使需手术部位麻醉，从而进行手术。 15.冰箱制冷：目前常用的电冰箱利用一种制冷剂作为热的搬运工，把冰箱内的热搬运至冰箱的外面，制冷剂是一种既容易汽化又容易液化的物质，汽化时它吸热，就如搬运工把包裹扛上了肩，液化时它放热，就如搬运工把包裹卸了下来。工作时，制冷剂经过一段很细的毛细管（冷凝器）缓慢地进入冰箱内冷冻的管子（蒸发器），在这里进行迅速汽化吸热，使冰箱内温度降低。生成的蒸气又被电动压缩机抽走，压入冷凝器，再次液化并把从冰箱内带来的热通过冰箱壁上的管子放出，制冷剂这样循环流动，冰箱内冷冻室里就可以保持相当低的温度。空调的制冷也是这个道理。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps2D0.tmp.png 16.热棒：2006年7月1日，青藏铁路全线贯通。铁路要通过“千年冻土”区，“冻土”区路基在温度过高时会变得松软不牢固。为解决“冻土”难题，保证路基的稳定性，采取了防护措施，铁路路基两旁各插有一排碗口粗细、高约2米的铁棒（如图所示），我们叫它热棒。热棒在路基下还埋有5米深，整个棒体是中空的，里面灌有液氨。装在热棒下端的液态氨在温度升高时会汽化，从路基内部吸热，使路基温度降低，路基的温度保持在一个较低的温度，不致于使路基变得松软不牢固。 17.热管：热管是20世纪80年代研制出来的一种导热本领非常强大的装置。热管是一根两端封闭的金属管，管的内壁衬了一层多孔的材料，叫做吸收芯，吸收芯中充有酒精或其他易汽化的液体，当管的一端受热时，热端吸收芯中的液体受热汽化变成气体，气体沿内管运动到另一端（冷端）。而冷端由于未受热，温度低，气体就会因放热而液化，被冷凝的液体又被吸收芯吸附，通过毛细作用又回到热端。如此循环，热管的热量就不断地从一端输送到另一端。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps2D1.tmp.png 18.发射火箭保护发射架：如图所示，2005年10月12日，“神舟六号”载人飞船成功发射。为了保护发射台的铁架不被火箭向下喷射的高温火焰所熔化，工作人员在台底建造了一个大水池。当高温火焰喷到水中时，水池中的水迅速发生汽化，水汽化时吸收了大量的热，不致于使发射台的铁架温度升的很高而熔化，从而保护了发射架。 三、物质的升华吸热的应用 19.干冰冷藏食品：运输食品时利用干冰升华吸热降温来防止食品腐烂变质。 20.舞台烟雾效果：在文娱演出时，舞台上往往要用弥漫的白雾给人以若隐若现的舞台效果，这种烟雾是由于向空气中喷撒干冰（固态二氧化碳），干冰升华时吸热，使气温迅速下降，空气中的水蒸气有的液化成小水滴，形成白雾，有的凝华成小冰晶，形成白烟，这样就造成了舞台上的云雾效果。 21.人工降雨：人们利用干冰升华吸热的特点进行人工降雨。当干冰进入冷空气层，会很快升华，在升华过程中将吸收大量的热量，使冷空气层的气温急剧下降，这时高空中的水蒸气就会变成小冰晶，小冰晶逐渐变大后下落，在下落过程中遇到暖气流就会熔化而形成雨。 22.手术麻醉：固态二氧化碳可以直接升华为气态的二氧化碳，同时吸收大量的热，还没有残留物。利用这个特点，可以用在医学科研上，现代医学上有一种“冷冻疗法”，即把干冰放在部分组织（如疣子）上，利用干冰升华吸热迅速降温冷冻，使其组织坏死，达到不用“动刀”而治愈的目的。 总之，物态变化过程中的吸热过程在生活、生产、科技中得到了广泛的应用，这些应用对提高我们的生活质量、提高生产、科技水平起到了重要的作用。 | 
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狗仔卡
发表于 2014-10-14 14:46:52
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发表于 2014-10-14 15:05:32
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