物理爱好者

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冰棍“冒汽”







炎热的夏天，热气逼人，吃上一根冰棍才舒服呢！你注意过吗，冰棍从冷藏箱里拿出来往往还冒“汽”哩！ 真有趣，通常只有热的东西才冒汽，冰棍为什么会冒汽呢？

　　夏天的气温比冰棍的温度高得多，冰棍一遇到空气就要融化，融化时要从周围的空气中吸收大量的热，使空气的温度下降。平时空气里含有一定量的水蒸气，由于温度突然降低，就达到饱和或过饱和状态。也就是说，冰棍周围的空气由于温度降低，便容纳不下原来所含的那么多水蒸气了。在这种情况下，多余的水蒸气就结成微小的水珠，形成一团团飘浮着的雾状水滴，经光线照射，就成了白色的水汽。


云、雾、雨、雪形成的原因也是这样。江河湖海里的水，受到阳光照射后，不断地变成水蒸气，飘散在空气中，含有水蒸气的空气受热上升，升到一定高度，遇到冷空气，就凝成一团团悬浮的小水滴，这便是云。靠近地面的水蒸气，遇冷也能结成一团团悬浮的小水滴，这就是雾。所以云和雾在本质上是相同的。在合适的条件下，云里的小水滴不断地合并成大水滴，直到上升的气流托不住它的时候，便降落下来，形成雨。如果是冬季，这些水滴就结晶成雪花漫天飘舞。不过，空气中饱和水汽的凝结，必须有它凝结的“核心”才行，这个核心就是飘浮在空气中的尘埃，它是促进云、雾、雨、雪形成的必要条件之一。


云雾的秘密，使英国物理学家威尔逊受到很大启发。经过研究，他于1894年发明了一个叫“云雾室”的装置，它里面充满了干净空气和酒精（或乙醚）的饱和汽。如果闯进去一个肉眼看不见的带电微粒，它就成了“云雾”凝结的核心，形成雾点，这些雾点便显示出微粒运动的“足迹”。因此，科学家可以通过“云雾室”，来观察肉眼看不见的基本粒子（电子质子等）的运动和变化情况。同时，还发现了不少新的基本粒子。威尔逊云雾室，为研究微观世界作出了卓越贡献，1927年，他因此荣获了诺贝尔物理学奖金。

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电冰箱的原理







想一想:


（液体化为气体时要吸热。反之，气体化为液体时要放热。电冰箱要怎样安排这两种物态变化，才能达到制冷的目的呢？）


电冰箱是利用蒸发致冷或气化吸热的作用而达到制冷的目的。


电冰箱的喉管内，装有一种商业上称为氟利昂:freon，俗称雪种的致冷剂。常用的一种为二氟二氯甲烷(CCL2F2)，是一种无色无臭无毒的气体，沸点为29℃。


氟利昂在气体状态时，被压缩器加压，如图下方所示。加压后，经喉管流到电冰箱背部的冷凝器，借散热片散热(物质被压缩后，温度就会升高)后，冷凝而成液体。


液体的氟里昂进入蒸发器的活门之后，由于脱离了压缩器的压力，就立即化为蒸汽，同时向电冰箱内的空气和食物等吸取汽化潜热(latentheatofvaporization)，引致冰箱内部冷却。


汽化后的氟里昂又被压缩器压回箱外的冷凝器散热，再变为液体，如此循环不息，把冰箱内的热能泵到箱外。

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电冰箱门上的星标







想一想:

（星标的数目代表不同的温度范围。温度对冰箱中食物的储藏时期又有怎样的关系呢？）


电冰箱内有恒温器(thermostat)，以控制电源的断续，使箱内温度保持在一定的范围内，以免过冷而耗电。双门的电冰箱，门上有星形标志，以表示冷凝格(freezercompartment)的温度等级。


1颗星：表示温度不高于－6℃，食物可贮藏十天。


2颗星：表示温度不高于－12℃，食物约可贮藏一个月。


3颗星：表示温度不高于－18℃，食物约可贮藏三个月。


4颗星：表示温度不高于－20℃，食物约可贮藏三个月外，还可以冻结鲜食物。

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高空的白雾带是怎样形成的?







想一想:

（高空的气温很低。喷气式客机在约一万公尺的空中飞行。机外的气温约为-40℃。军用喷气式飞机飞得更高，机外的气温也更低。这样低温的空气，其中的水蒸气一定会凝结吗？）


在晴空中，有时会见到一条长白带。尽人皆知这白带是喷气式飞机过后所造成的。但喷气式飞机喷出的是黑烟，为什么会形成白带呢P在晴天，由于大气没有云层阻隔，大气的热能较容易向太空散失，故晴空的气温较阴天为低。气温往往低于水汽凝结的温度。但水汽要凝结为水，必须有固体微粒作为核心－－－正如尘埃是雾的核心一样。


当喷气式飞机飞过后，就在路程上留下大量的烟粒(碳粒)，这些烟粒正好作为水汽凝结的核心，于是就形成一道雾带。这雾带把阳光反射，就形成光亮的白雾带了。

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为什么刚掀开的冷冻啤酒瓶口会冒出雾气?







想一想:


（气体急速膨胀而又没有外界能量补充，它的温度会怎样?）


啤酒内溶有二氧化碳(CO2)，而酒面上的空间也充满二氧化碳。这些二氧化碳的气压比外界大气压大。


当掀开瓶口时，瓶内的二氧化碳就突然向外膨胀，也就是对外界作功。这时，它的内能(internalenergy)突然减少，故温度降低。这低温的气体，就把随着出来的水蒸气凝结为雾。

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为什么罐装的自动喷剂喷了一会罐身会变凉?







想一想:


液体变为气体而得不到外界能量补充时，它的温度会怎样？


化装品或杀虫剂之类的自动喷剂，当喷了一会之后，罐身就会变凉。这类罐装的喷剂，都含有产生压力的物质，叫做二氟二氯甲烷(CCl2F2)的物质。它也是冰箱和冷气机的主要材料，商业的名称为氟利昂(freon)，俗称雪种。


氟利昂在大气压下是一种无色无臭无毒的气体(但会破坏大气的臭氧层，增加有害紫外线的入侵)，但压在罐内就变为液体。


当按下喷罐按钮后，罐内气压降低，氟利昂就有一部分变为气体，产生压力，把化装品或杀虫水喷射出来。由于液体化为气体要吸收汽化潜热(latentheatofvaporization)，故筒内液体的内能减少，温度就降低了。石油气用久了，罐身温度也会降低，道理和上述相同。

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想一想:


冰箱中的冷凝格温度是多少？水碰到摄氏零下的物体就会结冰。结冰的快慢和什么有关？


冰箱最上部是冷凝格(freezercompartment)，温度约为－18℃左右，用来储存结冻食物及制冰。


冰格(icetray)常用铝制。当以湿布接触冰格时，由于冰格温度既低，又是良导体，故湿布中的微量水份就很快冷冻成薄冰，也就是与冰格凝固在一起，于是就粘着了。


当人手与冰格接触，却不易粘着，因皮肤的温度比湿布高。但若人手不慎(这是危险的)与干冰接触，由于干冰的温度为－78．5℃，皮肤的水就立即凝结而被乾冰粘着。应立即用自来水浇淋，直至皮肤与干冰分离，如冻伤的话应看医生。