登陆注册
2991300000022

第22章 从茶杯谈到保温瓶

烫不破的茶杯

一位有经验的家庭主妇,当她把热茶倒到客人的茶杯里去的时候,为了避免杯子破裂,总不会忘记把茶匙放在杯子里,最好是银茶匙。是生活上的经验教会她这个正确的做法的。那么,这个做法的原理是什么呢?

茶匙和杯子首先,我们要明白,在倒开水的时候,杯子为什么会破裂。

究其原因是玻璃的各部分没有能够同时膨胀,倒到杯子里的开水,没有能够同时把茶杯烫热。它首先烫热了杯子的内壁,但是这时候,外壁却还没有来得及给烫热。内壁烫热以后,立刻就膨胀起来,但是外壁还暂时不变,因此受到了从内部来的强烈的挤压。这样外壁就给挤破了——玻璃破裂了。

千万不要以为杯子厚就不会烫裂。厚的杯子在这方面来说,恰好是最不可靠的;厚的杯子要比薄的更容易烫裂。原因很明显,薄的杯壁很快就会烫透,因此这种杯子内外层的温度很快会相等,也就会同时膨胀;但是厚壁的杯子呢,厚层的杯壁要烫透是比较慢的。

在选用薄的杯子或者别种薄的玻璃器皿的时候,有一点不要忘记:不但杯壁要薄,而且杯底也要薄。因为在倒开水的时候,烫得最热的恰好是杯子的底部。假如底太厚的话,那么,不论杯壁多么薄,杯子还是要破裂的。厚厚的圆底脚的玻璃杯和瓷器,是很容易烫裂的。

玻璃器皿越薄,对它加热就越可以放心。化学家就是使用非常薄的玻璃器皿的,他们用这种器皿盛了液体,就直接在灯上烧到沸腾,一点也不怕它会破裂。

当然,最理想的器皿应该是在加热时候完全不膨胀的那一种。石英就是膨胀得非常少的一种材料,它的膨胀程度大约只等于玻璃的1/20~1/15。用透明的石英制成的厚壁器皿,可以随意加热也不会破裂。可以把烧到红热的石英器皿丢到冰水里,也不必担心它会破裂。这一半是因为石英的导热度也比玻璃大。

玻璃杯不只在受到很快加热之后才会破裂,就是在很快冷却的时候,也有同样的情形发生,原因是杯子各部分冷缩时候所受的压力并不平均。杯子的外层受冷收缩,强烈地压向内层,而内层却还没有来得及冷却和收缩。因此,举例来说,装有滚烫果酱的玻璃罐,绝不可以立刻放到严寒的地方或直接浸到冷水里面去。

让我们再回到玻璃杯里的银茶匙上来,究竟银茶匙是怎样保证杯子不破裂的呢?

玻璃杯的内外壁,只有当开水一下子很快倒进去的时候,受热程度才会有很大差别;温水却不会使杯子各部分受热有很大差别,因此也不会产生强大的压力,杯子也就不会破裂。假如杯子里放着一柄茶匙,那么会发生些什么情形呢?

当开水倒进杯子的时候,在还没有来得及烫热玻璃杯(热的不良导体)之前,会把一部分的热分给了良导体的金属茶匙,因此,开水的温度减低了,它从沸腾着的开水变成了热水,对玻璃杯就没有什么妨碍了。至于继续倒进去的开水,对于杯子已经不那么可怕,因为杯子已经来得及略为烫热了。

总而言之,杯子里的金属茶匙,特别是这柄茶匙如果非常大,是会缓和杯子受热的不平均,因而可以防止杯子的破裂的。

但是,为什么说茶匙假如是银制的,就会更好一些呢?因为银是热的良导体,银茶匙要比不锈钢的茶匙散热得更快。你一定知道,放在开水杯里的银茶匙是多么烫手!单凭这一点,就已经可以毫无错误地确定茶匙的原料了,钢制的茶匙是不会感到烫手的。

玻璃器壁膨胀不平衡的现象,不但威胁玻璃杯的完整,并且还威胁蒸汽锅炉的重要部分——用来测定锅里水位的水表计。水表管只是一段玻璃管,由于内壁受到蒸汽和锅里沸水的作用,要比外壁膨胀得多。此外,蒸汽和水的压力更加强了管壁上所受的压力,因此,这个管子(水表管)很容易破裂。为了防止它破裂,有时候用两层不同的玻璃管来做,里面一层的膨胀系数比外面一层小。

热水瓶保温的原理

倒一杯开水,把它放在空气中,不一会儿,这杯水就凉了。但是,如果把开水灌入热水瓶中,就可以较长时间地保持开水的温度。热水瓶能够保温,是由热水瓶胆的构造特征所决定的。原来,热水瓶胆由两层薄的玻璃外壳组成,两层外壳之间抽去空气,并在瓶胆一侧镀上一层薄薄的银。热水瓶胆有一个比它“身体”部分细得多的瓶口,瓶口上可以塞上软木塞。正是这样的构造使热水瓶成了“心肠热,外表冷”的保温瓶。

热水瓶保温原理当在热水瓶中灌入开水以后,热水瓶的结构使水的热量不能以通常方式进行传递。一是热的对流被切断。瓶内被加热的空气会寻找所有可能的“出口”往外跑,而外面的冷空气也会无孔不入地钻进热水瓶里去。但是,由于瓶颈较细,又被软木塞紧紧地塞住,因此热对流的惟一通道被切断。二是热传导被阻塞。虽然与金属物品相比,空气的导热性能比较差,但瓶胆中的热量仍然会通过玻璃外壳传递到瓶外的空气中去。但是,由于瓶胆有两层玻璃外壳,中间又抽成真空,因此热传导的媒介物——空气变得非常稀薄,热传导的通道也被阻断。三是热辐射被杜绝。冬天,在太阳光下,我们会感到比较暖和,这正是太阳光的热辐射造成的。由于热水瓶胆镀上了一层薄薄的银,因此热量的辐射受到了银层的反射而被挡在瓶胆内部,这就使得热辐射的途径也被杜绝了。理想的情况是,瓶胆把传热的三种方式都阻断以后,热水瓶中的热水可以永久地不会冷却下来。但是,实际上热水瓶的隔热效果并不那么完善,因此热水瓶的保温总有一个时间的限度,超过这个时间限度,热水瓶就不再保温。真空及其应用真空是一种不存在任何物质的空间状态,是一种物理现象。在“真空”中,声音因为没有介质而无法传递,但电磁波的传递却不受真空的影响。事实上,在真空技术里,真空系针对大气而言,一特定空间内部之部分物质被排出,使其压力小于一个标准大气压,则我们通称此空间为真空或真空状态。

真空科学实验被广泛应用,我们在生活中也能见到它的身影,最常见的是我们平时吃的一些熟食所使用的真空包装。

同类推荐
  • 柳林风声

    柳林风声

    《柳林风声》是一部经典童话,主要讲述的故事是:在风光旖旎的泰晤士河畔,住着四个要好的朋友——忠厚善良的鼹鼠、机灵热情的河鼠、狂妄自大的癞蛤蟆、老成持重的獾。他们经历了一系列曲折刺激的冒险故事,游山逛水,尽享大自然的慷慨恩赐。一次,癞蛤蟆偷了一辆汽车,被捕入狱,在狱卒女儿的帮助下,化装成洗衣妇逃出监狱,历经险情和磨难,在三位朋友的帮助下,夺回了被野林动物侵占的蛤蟆宫,从此改邪归正。
  • 不可不读的最勇敢的胆略故事

    不可不读的最勇敢的胆略故事

    在成长的道路上,最快乐的体验是求知;在探索的过程中,最需要的帮助是引导。希望《不可不读的最勇敢的胆略故事》能带领小朋友们在知识的海洋里快乐遨游,让它成为你的良师益友!
  • 文化难题(走进科学)

    文化难题(走进科学)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的难解之谜和科学技术,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大读者在兴味盎然地领略世界难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,不断掌握开启人类世界的金钥匙,不断推动人类社会向前发展,使我们真正成为人类社会的主人。
  • 蚁幻

    蚁幻

    小说以两个蚂蚁帝国从边境冲突升级为全面战争所经历的壮丽恢宏的战斗过程为主线,展开了错踪复杂的派系斗争,浓墨重彩地描绘了结交战友、探险奇遇、两强对峙等精彩的场面和情节。故事扣人心弦,真实地还原了古战场上的奇特兵器、睿智的谋兵技法,甚至奇思妙想地创造了具备海陆空三军实力的蚁族军事强国。在血与火的战争洗礼中,描述了主人公蚂蚁王族后裔伊莱金不坐享荣华富贵、不甘平庸地投身卫国战争的成长励志故事。
  • 仙家奇兵传

    仙家奇兵传

    诗诗、龙龙和壮壮来到圣湖湾森林度假,邂逅一只邪恶的兔子。它在神不知鬼不觉中,为他们打开了仙家精灵世界的大门。原本过着和谐生活的仙家乐国,因为黑魔妖的归来而惨遭涂炭。诗诗阴差阳错变身为仙家乐国的女王,她不得不扛起带领仙家奇兵抗击黑魔妖的重任。而现实世界中,贪婪的黑胡子来势汹汹,要霸占大森林,一场圣湖湾森林的保卫战随即找响。三个英雄少年在现实与幻想世界之间穿行,他们能守护住美丽的自然家园吗?
热门推荐
  • 贴心话

    贴心话

    如何让一个从人生跌落的人恢复对生活的信心,并鼓起继续奋斗的勇气?如何让赞美的话听起来更受用,让闻者如沐春风?如何让一个不接受意见的人乖乖认可批评,改正错误?如何让一个不相信推销广告的人认可你的话,买你的东西?这就要看你说话的本领了。如果能将话说到他们心里,说对了,说好了,说贴心了,他们就“叫”了,就“笑”了;如果说错了,说坏了,说偏离了,他们就“跑”了,就“跳”了。本书从实用的角度出发,通过大量翔实具体的事例,再融入贴心理论指导,让读者知道如何让话语贴心,如何用话语引导对方、掌控对方,最终使自己成为一个说话高手。
  • 被女孩子讨厌了怎么办

    被女孩子讨厌了怎么办

    作为肌肉型男的我,被女孩子讨厌了怎么办。姐姐谷梦竹,笑容灿烂的说;“我那个小时候骨瘦如柴,经常被我欺负的弟弟,要从美国回来了!”
  • 大明藩王

    大明藩王

    让魏忠贤抽筋,让万历皇帝上朝;让天启安心做木匠,让辽东疯狂建碉堡;让贪官污吏揪心,让黑心商人外逃;让武将不再憋屈,让文官不再狂傲;让黄台吉咬牙切齿,让白皮跳海求饶;让士绅主动上交,让大明百姓吃饱!我要做大明最富的藩王!
  • 游戏王之黯黑决斗者

    游戏王之黯黑决斗者

    主角拿着黯黑的混合卡组在初代游戏王世界愉快玩耍的故事
  • 异世界全职农场主

    异世界全职农场主

    穿越最弱,一点点变强不就好了,既然重新来过,就要变成最强,在这奇幻的大陆里我要全职通用。
  • 肖凤文集(散文卷)

    肖凤文集(散文卷)

    肖凤本名赵凤翔,1937年11月生于北京,1959年毕业于北京师范大学。在中国传媒大学(原北京广播学院)任教50余年。2000年被评为北京市“十佳老电视艺术家”,2008年被授予“中国新闻教育贡献人物”称号。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 逍遥阁的剑

    逍遥阁的剑

    我叫林凡,本是一普通高中生,却因为一块玉佩,变得不再普通...
  • 龙在九州上

    龙在九州上

    与其说,这是一个男孩的屠龙史,倒不如说这是描述一个男孩成长为男人的成长史。屠龙的力量很宏伟,但也只是来源于保护某些人的欲望,以及身处高层不得不拥有的责任。几千年前,那条叛逆的龙王是这样想的,几千年后,龙与少年都在相互扶持中自省与修炼。
  • 穿越者之管理系统

    穿越者之管理系统

    不通人情的系统加上喝醉了没事做自杀的唐尘在像是中世纪的位面,招募穿越者,给穿越者指派任务,喝最烈的酒,唱最野的歌悠扬的乡村小曲传荡在林间——————书生的交流群号码:799614132