生活中的趣味物理

1、冰棍和冰激凌冰棍和冰激凌是世界各國人們都喜歡的止渴解暑食品。當你吃到涼甜可口的冰棍和冰激凌時，你是否想過，世界上最早制作冰棍和冰激凌的是哪個國家呢？我國是冰棍和冰激凌的故鄉(xiāng)。早在3000多年以前，我國就有用冰解暑的記載。后來皇宮里就有了用奶和糖制成的冰棍。到了元世祖忽必烈時代（大約70。多年前），皇宮里又有了類似現(xiàn)在冰激凌的食品，叫做冰酪。那時，元朝統(tǒng)治者禁止王室以外的人制作冰酪。直到意大利旅行家馬可波羅離華回國前，元世祖才讓人把這種珍品的制作方法教給他。馬可波羅回去后，又把這種制作方法傳給了意大利王室，意大利王室把這種方法保密了約3。年，到1533年，法國國王和意大利人結婚以后，制作冰酪的方

2、法才由意大利傳入法國。1777年美國紐約大街上才有了冰激凌廣告。我國古代勞動人民的解暑食品是冰核。直到清代，每當盛夏到來之際，北京大街上還有人買冬天入窖保存下來的天然冰快冰核。大約在1935年，北京有人想出了“絕招”：先把天然冰放進一個大木桶里，加入適量的食鹽，這樣的木桶就成了一個“土冷凍室”。再準備許多圓柱形小鐵筒，每個小鐵筒里都裝滿加了香料和糖的水，并插上一根木棍。然后把一個個裝滿糖水的小鐵筒放進“土冷凍室”大木桶里，封閉起來冷凍。經過半小時后，小鐵筒里的糖水就凍結成了冰棍。由于這種解暑食品很受顧客的歡迎，所以很快就在前門大街出現(xiàn)了專售冰棍的商店。為什么把食鹽放到天然冰里混合后能使水結冰呢

3、？這是因為許多純凈物質一旦摻入雜質，它的凝固點就會降低。放在大木桶里的天然冰，加入適量的食鹽，就會因凝固點降低而融解；冰融解時要從小鐵筒里的水中吸熱，小鐵筒的水就會放熱凍結成冰。這就是制作冰棍的道理。當然，在現(xiàn)代，人們已經能用各種先進的制冷設備來制造冰棍和冰激凌等冷食了。冰棍“冒汽”炎熱的夏天，熱氣逼人，吃上一根冰棍才舒服呢！你注意過嗎，冰棍從冷藏箱里拿出來往往還冒“汽”哩！真有趣，通常只有熱的東西才冒汽，冰棍為什么會冒汽呢？夏天的氣溫比冰棍的溫度高得多，冰棍一遇到空氣就要融化，融化時要從周圍的空氣中吸收大量的熱，使空氣的溫度下降。平時空氣里含有一定量的水蒸氣，由于溫度突然降低，就達到飽和或過

4、飽和狀態(tài)。也就是說，冰棍周圍的空氣由于溫度降低，便容納不下原來所含的那么多水蒸氣了。在這種情況下，多余的水蒸氣就結成微小的水珠，形成一團團飄浮著的霧狀水滴，經光線照射，就成了白色的水汽。云、霧、雨、雪形成的原因也是這樣。江河湖海里的水，受到陽光照射后，不斷地變成水蒸氣，飄散在空氣中，含有水蒸氣的空氣受熱上升，升到一定高度，遇到冷空氣，就凝成一團團懸浮的小水滴，這便是云?？拷孛娴乃魵猓隼湟材芙Y成一團團懸浮的小水滴，這就是霧。所以云和霧在本質上是相同的。在合適的條件下，云里的小水滴不斷地合并成大水滴，直到上升的氣流托不住它的時候，便降落下來，形成雨。如果是冬季，這些水滴就結晶成雪花漫天飄舞。

5、不過，空氣中飽和水汽的凝結，必須有它凝結的“核心”才行，這個核心就是飄浮在空氣中的塵埃，它是促進云、霧、雨、雪形成的必要條件之一。云霧的秘密，使英國物理學家威爾遜受到很大啟發(fā)。經過研究，他于1894年發(fā)明了一個叫“云霧室”的裝置，它里面充滿了干凈空氣和酒精（或乙醛）的飽和汽。如果闖進去一個肉眼看不見的帶電微粒，它就成了“云霧”凝結的核心，形成霧點，這些霧點便顯示出微粒運動的“足跡”。因此，科學家可以通過“云霧室”，來觀察肉眼看不見的基本粒子（電子質子等）的運動和變化情況。同時，還發(fā)現(xiàn)了不少新的基本粒子。威爾遜云霧室，為研究微觀世界作出了卓越貢獻，1927年，他因此榮獲了諾貝爾物理學獎金。愛斯基

6、摩人的冰屋冰是冷的象征，一提到它，人們就會不寒而栗。但是，在冰雪凜冽的冬天，生活在北極圈里的愛斯基摩人，卻憑著用冰壘成的房屋，熬過嚴寒的冬天。在北極圈內，有取之不盡的冰，又有用之不竭的水。每當冬天到來之前，愛斯基摩人都要建造冰屋。他們就地取材，先把冰加工成一塊快規(guī)則的長方體，這就是“磚”；用水作為“泥”。材料準備好以后，他們在選擇好的地方，潑上一些水，壘上一些冰快，再潑一些水，再壘一些冰快；前邊不斷地壘著，后邊不斷地凍結著，壘完的房屋就成為一個凍結成整體的冰屋。這種房屋很結實，被譽為愛斯基摩人的令人羨慕的藝術杰作。愛斯基摩人的冰屋是怎樣起到保暖防寒作用的呢？首先，由于冰屋結實不透風，能夠把寒風

7、拒之屋外，所以住在冰屋里的人，可以免受寒風的襲擊。其次，冰是熱的不良導體，能很好地隔熱，屋里的熱量幾乎不能通過冰墻傳導到屋外。再次，凍結成一體的冰屋，沒有窗子，門口掛著獸皮門簾，這樣可以大大減少屋內外空氣的對流。正因為如此，冰屋內的溫度可以保持在零下幾度到十幾度，這相對于零下50多度的屋外,要暖和多了。愛斯基摩人穿上皮衣，在這樣的冰屋里完全可以安全過冬了。當然，冰屋里的溫度比起我們冬天的室內溫度要低得多，而且冰屋里也不允許生火取暖，因為冰在0C以上就會融解成水。呵氣和吹氣冬天在室外，氣溫很低，手凍得難受，這時往手上呵氣，會使手感到暖和些。從鍋里取剛出籠的饅頭，手燙得難受，這時往手上吹氣，又覺得

8、不太燙了。那么，為什么呵氣時感到暖和，而吹氣又會解除燙感呢？原來，冬天在室外，人手的溫度較低，從嘴里呵出的氣溫度較高，呵出的氣速度緩慢,這時熱量從呵出的暖氣向冷手上傳遞，提高了手的溫度，所以手就感到暖和。剛出籠的饅頭溫度高，用手接觸它后，使人產生燙感。向手上吹氣時，吹出的氣速度快，促進了空氣的流動，因而加快了手上水分的蒸發(fā)，水分的蒸發(fā)又會從手上吸收熱量，所以手就感覺不怎么燙了。向手背呵氣和吹氣感覺有什么區(qū)別？想一想：（以口對著一支溫度計吹，溫度計的讀數(shù)會上升。但對著手背吹氣卻覺得涼快，為什么？以口向手背呵氣又會怎樣？）向手背慢慢呵氣，感到溫暖；反之，向手背快速吹氣，則感到涼快?？跉獾臏囟群腕w內

9、溫度相近，但比手背皮膚的溫度較高，故向手背呵氣時，手背感到溫暖。但是，向手背快速吹氣時，氣流把手背的汗液迅速蒸發(fā)，液體蒸發(fā)會帶走能量。同時，快速的口氣，也把附近的冷空氣卷過來吹到手背上。故手背就覺得涼快。電冰箱的原理想一想：（液體化為氣體時要吸熱。反之，氣體化為液體時要放熱。電冰箱要怎樣安排這兩種物態(tài)變化，才能達到制冷的目的呢？）電冰箱是利用蒸發(fā)致冷或氣化吸熱的作用而達到制冷的目的。電冰箱的喉管內，裝有一種商業(yè)上稱為氟利昂:freon，俗稱雪種的致冷劑。常用的一種為二氟二氯甲烷（CCl2F2），是一種無色無臭無毒的氣體，沸點為29C。氟利昂在氣體狀態(tài)時，被壓縮器加壓加壓后，經喉管流到電冰箱背部

10、的冷凝器，借散熱片散熱（物質被壓縮后，溫度就會升高）后，冷凝而成液體。液體的氟里昂進入蒸發(fā)器的活門之后，由于脫離了壓縮器的壓力，就立即化為蒸汽，同時向電冰箱內的空氣和食物等吸取汽化潛熱(latentheatofvaporization),引致冰箱內部冷卻。汽化后的氟里昂又被壓縮器壓回箱外的冷凝器散熱，再變?yōu)橐后w，如此循環(huán)不息，把冰箱內的熱能泵到箱外。電冰箱門上的星標想一想：(星標的數(shù)目代表不同的溫度范圍。溫度對冰箱中食物的儲藏時期又有怎樣的關系呢？)的溫度等級。1顆星:2顆星:3顆星:4顆星:表不溫度不圖于一表不溫度不圖于一表不溫度不圖于一表不溫度不圖于一電冰箱內有恒溫器(thermostat

11、),以控制電源的斷續(xù)，使箱內溫度保持在一定的范圍內，以免過冷而耗電。雙門的電冰箱，門上有星形標志，以表示冷凝格(freezercompartment)6C,食物可貯藏十天。12C,食物約可貯藏一個月。18C,食物約可貯藏三個月。20C,食物約可貯藏三個月外，還可以凍結鮮食物。高空的白霧帶是怎樣形成的？想一想：(高空的氣溫很低。噴氣式客機在約一萬公尺的空中飛行。機外的氣溫約為-40C。軍用噴氣式飛機飛得更高，機外的氣溫也更低。這樣低溫的空氣，其中的水蒸氣一定會凝結嗎？)在晴空中，有時會見到一條長白帶。盡人皆知這白帶是噴氣式飛機過后所造成的。但噴氣式飛機噴出的是黑煙，為什么會形成白帶呢P在晴天，由

12、于大氣沒有云層阻隔，大氣的熱能較容易向太空散失，故晴空的氣溫較陰天為低。氣溫往往低于水汽凝結的溫度。但水汽要凝結為水，必須有固體微粒作為核心正如塵埃是霧的核心一樣。當噴氣式飛機飛過后，就在路程上留下大量的煙粒(碳粒)，這些煙粒正好作為水汽凝結的核心，于是就形成一道霧帶。這霧帶把陽光反射，就形成光亮的白霧帶了。毛細現(xiàn)象浸潤和不浸潤在潔凈的玻璃板上放一滴水銀，它能夠滾來滾去而不附著在玻璃板上.把一塊潔凈的玻璃板浸入水銀里再取出來，玻璃上也不附著水銀.這種液體不附著在固體表面上的現(xiàn)象叫做不浸潤.對玻璃來說，水銀是不浸潤液體.在潔凈的玻璃上放一滴水，它會附著在玻璃板上形成薄層把一塊潔凈的玻璃片浸入水中

13、再取出來，玻璃的表面會沾上一層水.這種液體附著在固體表面上的現(xiàn)象叫做浸潤.對玻璃來說，水是浸潤液體.同一種液體，對一種固體來說是浸潤的，對另一種固體來說可能是不浸潤的.水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟.水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鋅.把浸潤液體裝在容器里，例如把水裝在玻璃燒_i杯里，由于水浸潤玻璃，器壁附近的液面向上彎曲（圖i甲），把不浸潤液體裝在容器里,例如把水銀裝c-在玻璃管里，由于水銀不浸潤玻璃，器壁附近的液面向下彎曲（圖i乙）.在內徑較小的容器里，這種現(xiàn)象更顯著，液面形成凹形或凸形的彎月面.毛細現(xiàn)象把幾根內徑不同的細玻璃管插入水中，可以看到，管內的水面比容器里的水面高，管子的內徑越小，里面的

14、水面越高（圖2甲）.把這些細玻璃管插入水銀中，發(fā)生的現(xiàn)象正好相反，管子里的水銀面比容器里的水銀面低，管子的內徑越小，里面的水銀面越低（圖2乙）.浸潤液體在細管里升高的現(xiàn)象和不浸潤液體在細管里降低的現(xiàn)象，叫做毛細現(xiàn)象.能夠產生明顯毛細現(xiàn)象的管叫做毛細管.液體為什么能在毛細管內上升或下降呢？我們已經知道，液體表面類似張緊的橡皮膜，如果液面是彎曲的，它就有變平的趨勢.因此凹液面對下面的液體施以拉力，凸液面對下面的液體施以壓力.浸潤液體在毛細管中的液面是凹形的，它對下面的液體施加拉力，使液體沿著管壁上升，當向上的拉力跟管內液柱所受的重力相等時，管內的液體停止上升，達到平衡.同樣的分析也可以解釋不浸潤液

15、體在毛細管內下降的現(xiàn)象在自然界和日常生活中有許多毛細現(xiàn)象的例子.植物莖內的導管就是植物體內的極細的毛細管，它能把土壤里的水分吸上來.磚塊吸水、毛巾吸汗、粉筆吸墨水都是常見的毛細現(xiàn)象.在這些物體中有許多細小的孔道，起著毛細管的作用.有些情況下毛細現(xiàn)象是有害的.例如，建筑房屋的時候，在砸實的地基中毛細管又多又細，它們會把土壤中的水分引上來，使得室內潮濕.建房時在地基上面鋪油氈，就是為了防止毛細現(xiàn)象造成的潮濕.水沿毛細管上升的現(xiàn)象，對農業(yè)生產的影響很大.土壤里有很多毛細管，地下的水分經常沿著這些毛細管上升到地面上來.如果要保存地下的水分，就應當鋤松地面的土壤，破壞土壤表層的毛細管，以減少水分的蒸發(fā).

16、為什么罐裝的自動噴劑噴了一會罐身會變涼想一想：液體變?yōu)闅怏w而得不到外界能量補充時，它的溫度會怎樣？化裝品或殺蟲劑之類的自動噴劑，當噴了一會之后，罐身就會變涼。這類罐裝的噴劑，都含有產生壓力的物質，叫做二氟二氯甲烷(CC12F2)的物質。它也是冰箱和冷氣機的主要材料，商業(yè)的名稱為氟利昂(freon)，俗稱雪種。氟利昂在大氣壓下是一種無色無臭無毒的氣體(但會破壞大氣的臭氧層，增加有害紫外線的入侵)，但壓在罐內就變?yōu)橐后w。當按下噴罐按鈕后，罐內氣壓降低，氟利昂就有一部分變?yōu)闅怏w，產生壓力，把化裝品或殺蟲水噴射出來。由于液體化為氣體要吸收汽化潛熱(latentheatofvaporization),故

17、筒內液體的內能減少，溫度就降低了。石油氣用久了，罐身溫度也會降低，道理和上述相同。為什么剛掀開的冷凍啤酒瓶口會冒出霧氣？想一想：(氣體急速膨脹而又沒有外界能量補充，它的溫度會怎樣？)啤酒內溶有二氧化碳(CO2),而酒面上的空間也充滿二氧化碳。這些二氧化碳的氣壓比外界大氣壓大。當掀開瓶口時，瓶內的二氧化碳就突然向外膨脹，也就是對外界作功。這時，它的內能(internalenergy)突然減少，故溫度降低。這低溫的氣體，就把隨著出來的水蒸氣凝結為霧。為什么用濕布抹冰箱的冰格會被粘著？想一想：冰箱中的冷凝格溫度是多少？水碰到攝氏零下的物體就會結冰。結冰的快慢和什么有關？冰箱最上部是冷凝格（freez

18、ercompartment）,溫度約為18c左右，用來儲存結凍食物及制冰。冰格（icetray）常用鋁制。當以濕布接觸冰格時，由于冰格溫度既低，又是良導體，故濕布中的微量水份就很快冷凍成薄冰，也就是與冰格凝固在一起，于是就粘著了。當人手與冰格接觸，卻不易粘著，因皮膚的溫度比濕布高。但若人手不慎（這是危險的）與干冰接觸，由于干冰的溫度為-78.5C,皮膚的水就立即凝結而被乾冰粘著。應立即用自來水澆淋，直至皮膚與干冰分離，如凍傷的話應看醫(yī)生怎樣把開水冷卻？想一想：（一物體受熱所吸收的能量與那些因素有關？關系怎樣？）設有六個完全相同的一套杯子，其中一個盛滿開水。如果利用杯子的吸熱作用把開水的溫度降低，可以把開水注入其余五個冷杯子中，讓杯子吸收開水的熱量。怎樣注入開水可以獲得較佳的冷卻效果呢？方法一把開水平均注入五個杯子中，每個杯子分配到1/5杯開水。方法二先把開水整杯注入第二個杯子，等到杯子不再吸熱（玻璃的溫度升至等于水溫）時，再注入第三個杯子，如