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第2章 热学小实验(2)

知识延伸:

为什么会出现这种奇怪的现象呢?这是因为蜡烛点燃时产生的热烟气通过上面的纸筒冒出来,冷空气从另一个纸筒流进盒内维持燃烧,所以蚊香的烟也随着空气的气流进入纸盒内。

这时,蜡烛产生的热烟气从纸筒向上升,蚊香的烟也就随着这些热烟气从蜡纸上面的纸筒又冒了出去。

防雾玻璃

操作难度:★★

实验方法:

取一片洁净干燥的玻璃片,在中间部位均匀地涂一薄层洗净剂,将涂有洗净剂的一面朝下,放在盛有开水的暖瓶口上方。

过几秒钟后,拿起玻璃片一看,就会发现,没有涂洗净剂的部位布满小水珠,雾茫茫的;而涂有洗净剂的部位却没有小水珠,仍然是透明的。这是怎么回事呢?

知识延伸:

水蒸气遇冷会在玻璃片上凝结成许多小水珠,这些小水珠在表面张力的作用下收缩成半球形或球形,使光线散射,所以看上去雾茫茫的。洗净剂能降低水的表面张力,使水蒸气不能凝结成小水珠,而紧贴玻璃形成一层均匀的水膜,所以看上去仍是透明的。

现在市场上出售的玻璃防雾剂,就是根据这一原理制成的。如果把镜片涂上这种防雾剂,冬天戴着眼镜去盛汤,镜片上就不会雾茫茫的了。

黑体的本领

操作难度:★★

实验方法:

把一个表面光亮的金属盒,放在蜡烛焰上熏黑一部分。然后装上热水(最好是刚烧开的水),放在桌面上。再将预先校准的两支温度计(看看它们在同样环境下示数是否相同),用细线拴好,挂在金属盒的两侧,各距金属盒5毫米左右,但不要和金属盒接触。一支温度计的玻璃泡对着熏黑的面,另一支温度计的玻璃泡对着未熏黑的面。

过3~5分钟,观察温度计,你会发现,对着黑面的那支温度计的示数比另一支的高。为什么会出现这种状况呢?

知识延伸:

人们都知道冬天穿着黑色衣服较暖,黑色物体吸收热的本领最强。这个实验告诉我们,黑体辐射热的本领也最强。这是自然界一条普遍的规律。

会走的杯子

操作难度:★★

实验方法:

找一块玻璃板,放在水里浸一下,然后一头放在桌上,另一头用几本书垫起来(高度5~6厘米)。将一只玻璃杯,杯口沾些水,倒扣在玻璃板上。

这时,手拿点着的蜡烛去熏烧杯子的底部,你就会惊奇地发现:咦!玻璃杯竟会自己往下走去。这是怎么回事呢?

知识延伸:

原来,当烛火熏烧杯底的时候,杯内的空气渐渐受热膨胀,要往外挤。但是,杯口是倒扣着的,又有一层水将杯口封闭,热空气跑不出来,只能将杯子顶起。在自身重量的作用下,就自己下滑了。

铁圈下蛋

操作难度:★★

实验方法:

用铁丝做一个小铁圈,把一个没吹足气的小气球(铁圈比气球略大,不能大太多),放入铁圈,气球会落下来。把这个气球放进一盆热水中,泡一下后,再放在铁圈上,却掉不下来了。可是,过了一会儿,球又掉了下来。

00知识延伸:

这个气球由小变大再变小,你知道是什么道理吗?原来是热胀冷缩的原理。气球里的空气受热后膨胀使球变大,后来空气慢慢变冷,球就又变小了。

巧化糖块

操作难度:★★

实验方法:

找二颗同样的水果糖,两杯冷水。将一颗糖扔入一杯水中,它很快就会沉底;把另一颗糖用线绳拴住,吊在另一杯水中间,仔细观察,二颗糖哪个溶化得快?吊在水中间的几分钟就化完了,而沉底的那个才化了一小部分。

有趣的是,在吊糖的那个杯子里,下半杯浑浊的糖水和上半杯透明的清水,界线竟非常鲜明!

你还可以改变糖的高度继续做这个实验,你会发现,糖吊得越低,溶化速度越慢,糖吊得越高,溶化速度就越快。

知识延伸:

糖在水中的溶解,一靠扩散,二靠对流。冷水温度较低,扩散的作用不明显,所以沉入水底的糖不容易溶化。而吊在水中的糖,由于糖水比清水重,糖水下沉,清水上升,形成对流,糖的位置越高,水对流的范围越大,糖就越容易溶化。

手帕烫不坏

操作难度:★★

实验方法:

手帕真的不会被烫坏?如果不放心,你可以找一条旧的手帕来做这个实验。

把手帕摊平,放入2枚壹圆硬币后用手攒紧。现在你可以拿燃着的烟头或卫生香去揿烫手帕包有硬币的部分,时间不能过久。也许你会想,这样做手帕不就被烫坏了吗?但是,结果手帕没有被烫坏。这是怎么回事呢?

知识延伸:

从前面的实验中,我们已经知道金属的导热性相当好,而烟头接触到手帕后,热量很快被硬币分散,使手帕不会被烫坏。

当然,如果接触的时间久了,热量不能得到很好的散发,手帕也会被烫焦甚至烫穿。

“烧”不死

操作难度:★★

实验方法:

如果有人问你:“水是怎么烧开的?”你也许会说,“火把热传给水壶,水壶又把热传给壶底的水,壶底的水又把热向上传,直到整壶的水都达到100℃,水就开了。”这种说法对不对呢?下面我们做一个小实验来检验一下这个说法。

取一个大一点试管,装上大半管清水,再往试管里放一条小金鱼。手握试管的下部,把试管上部放到点燃的酒精灯的火焰上加热。大约3~4分钟后,你可发现,靠近试管口的水沸腾了,水蒸气直往外喷,可你握试管的手并不觉得烫;更令人惊奇的是,靠近试管底部的小金鱼依然自由自在地游动着,一点也不惊慌。这证明了水和玻璃一样,也是热的不良导体。

显然,水并不是靠水的热传导烧开的。

那么,我们再做一个实验,看看水到底是怎样被烧开的。

取一只烧杯,放入一些木屑,再倒入大半烧杯清水,然后把烧杯放到煤气灶上加热。随着水温的升高,你可看到木屑在水中上下运动起来,而且越来越快,直至整杯水都沸腾了起来。水被烧开了!

知识延伸:

原来,当杯底的水受热膨胀后,密度变小,向上升;烧杯上部的凉水密度大,向下沉。沉到杯底的凉水受热后膨胀,当它的密度减小到比原来上升的水的密度还要小时,又向上升。同时,原已上升的水因为密度较大又向下沉……在这样反复上升、下降的循环过程中,整杯水的温度不断提高,木屑也被带着不断上下运动,直至水开。显然,水是靠水的对流烧开的。

铁丝伸长

操作难度:★★

实验方法:

找一根粗铁丝,把它的两头分别搁在砖上。在铁丝的一头垫一块玻璃,在玻璃和铁丝之间,放一枚大头针或缝衣针,针尖穿过一片狭长硬纸条。铁丝的另一头用硬物顶住,上面再压上重物。用蜡烛加热铁丝的中间部分,过一会儿,你就看到穿在针尖上的硬纸条偏转了;吹熄烛焰,硬纸条会慢慢转向原处。

知识延伸:

一般物体(包括固体、液体和气体)都具有热胀冷缩的性质。铁丝受热会伸长,于是压在铁丝和玻璃间的小针就带着硬纸条转动了。

金属片弯腰

操作难度:★★

实验方法:

把长度相等的薄铁片和薄铝片叠在一起,两头用铆钉钉住,成为一个“双金属片”。用钳夹住“双金属片”的一端,在蜡烛上加热它的中间部分,不一会儿,两片金属从中间拱起,从侧面看呈现弯曲的月牙形。这是怎么回事呢?

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