这就是蒸发。蒸发的过程中,运动速度较大的分子离开液面,实际上带走了一部分内能,液体具有的内能减少,液体温度就降低了。由于液体温度的降低,造成了它与周围其他物
体之间的温度差,要从周围物体中吸收热量,增加分子运动的速度,从而加快蒸发;而液体周围物体的温度较高,则放出热量,致使温度也降低。 根据以上所述可知,先有液体蒸发使其本身温度降低,才致使液体周围其他物体的温度也降低。明白了这个因果关系后,上述两个温度降低的各自原因也就清楚了。
电冰箱的制冷原理与氟利昂 我们知道,要想使电冰箱内的温度下降,就必须想办法不断地把电冰箱内的热量移到箱外来,那么用什么办法呢?我们知道,水在标准大气压下的沸腾温度为100℃,即水在100℃
时就“开”了。在沸腾过程中,水要吸收大量的热量,由液体变为水蒸气。其中“吸收大量的热量变为水蒸气”这一特性对我们很有启发。于是我们找到了一种物质,“氟利昂- 12”,它不像水那样在100℃时沸腾,而是在-30℃左右的低温下就能沸腾汽化,在汽化的过程中也要吸收大量的热量。我们将这种物质作为电冰箱的制冷剂,让这种液态物质在冰
箱的蒸发器内沸腾汽化,吸收箱内的大量热量,使电冰箱内降温。又因氟利昂-12在-30℃左右的低温下就能沸腾汽化,因此电冰箱内的温度就可以降低到很低,例如普通双开门电
冰箱冷冻室的温度可以降低到-18℃以下(即三星级标准)。
为了使汽化后的氟利昂-12还能还原为原来的液体状态重复使用,这一任务是由压缩机及冷凝器来完成的。压缩机通过消耗电能,将汽化后的氟利昂-12压缩成高温、高压蒸汽,并
使这种高温高压的氟利昂-12蒸汽,流经设置在箱体外面的冷凝器,就像暖气片散热一样,将在箱内吸收的热量散发到箱体外面空气中,使制冷剂又变成高温、高压液体,这样作
为制冷剂的氟利昂—12就可以循环使用了。压缩机不断地运转,电冰箱内的热量就会不断地被移到箱体外空气中去,于是就达到了制冷的目的。电冰箱内还设有一个自动控制系统
,通过自行调节这个控制系统,可使箱内保持一定的所需冷藏、冷冻温度。电冰箱外壳内均设有良好的隔热材料,以阻止箱外热量进入箱内。 沸腾的成因
沸腾是一种剧烈的汽化现象,它总伴随着气泡的生长、上升和破裂过程。对于沸
腾的成因,要从分析气泡的变化入手,弄清沸腾的微观机制,对沸腾的成因才能有全面正确的认识 。
我们知道,水中能溶有少量空气,容器壁的表面小空穴中也吸附着空气,这些小气泡起汽化核的作用。水对空气的溶解度及器壁对空气的吸附量随温度的升高而减少,当水被加热
时,气泡首先在受热面的器壁上生成。
气泡生成之后,由于水继续被加热,在受热面附近形成过热水层,它将不断地向小气泡内蒸发水蒸气。泡内除了原有的空气外,又增加了水蒸气,使泡内的压强(空气压与蒸气压
之和)不断增大,结果使气泡的体积不断膨胀,气泡所受的浮力也随之增大。当气泡所受的浮力大于气泡与器壁间的附着力时,气泡便离开器壁开始上浮。 在沸腾前,容器里各水层的温度不同,受热面附近水层的温度较高,水面附近的温度较低。气泡在上升过程中不仅泡内空气的压强随水温的降低而降低,泡内有一部分水蒸气凝结
成水,饱和蒸气压亦在减小,而外界压强基本不变,此时,泡外压强大于泡内压强,于是,上浮的气泡在上升过程中体积将缩小。当水温接近沸点时,有大量的气泡涌现,接连不
断地上升,并迅速地由大变小,使水剧烈振荡,产生“嗡、嗡”的响声。这就是“响水不开”的道理。
对水继续加热,由于对流和气泡不断地将热能带至中、上层,使整个容器的水温趋于一致,此时,气泡脱离器壁上浮,其内部的饱和水蒸气将不会凝结,饱和蒸气压趋于一个稳定
值。气泡在上浮过程中,液体对气泡的静压强随着水的深度变小而减小,因此气泡壁所受的外压强与其内压强相比也在逐渐减小,气泡液与气分界面上的力学平衡遭破坏,气泡迅
速膨胀,加速上浮,直至水面释放出蒸汽和空气,水开始沸腾了。水沸腾时,虽然水温不再变化,但水仍不断地从外界热源吸取热量,这些能量供给液体分子克服液体内部分子间
的引力,逸出液体进入气泡内,气泡内的混合气体质量也在不断增大。若把气泡内的混合气体视为理想气体,则由克拉珀珑方程pV=mμRT,不难看出在p、T一定的条件下,气泡内
气体(气、汽混合体)质量m的增加,也是导致气泡体积变大的又一重要因素。 锅炉爆炸的物理原因
某厂的热水锅炉发生爆炸事故,锅炉房顶被整个掀掉,爆炸威力之大令人毛骨悚
然。据该厂调查报告称,导致事故的直接原因是锅炉工违反操作规程,因为锅炉点火加热前没有加
入“生”水,点火后又擅离职守,结果酿成严重的爆炸事故。那么锅炉爆炸的深层物理原因是什么呢?
原来,罪魁祸首就是锅炉内的凉开水,在日常大气压下,经煮沸过的水,溶于其中的空气全部跑掉,水中缺乏再次沸腾的空气泡。当再次点火加热锅炉时,水温有时上升超过100
℃也不沸腾,成为过热水。过热水是水的一种不稳定状态。在低温过热水内部,虽然由于分子热运动的不规则性,有些地方的分子具有足够能量,可以彼此推开而在液体内形成极
小的气泡,但这种气泡线度很小,仅为分子间距离的几倍。因为凹液面上的饱和蒸气压较小,所以这种极小气泡内饱和蒸气压一般不大于泡外压强,气泡不可能胀大。当过热水温
度远远高于100℃(或高达130℃)以上时,泡内饱和蒸气压迅速达到外界大气压的数值,于是气泡体积急剧胀大,上升和破裂,同时超过热水温度迅速降到沸点释放大量的能量,
这就是暴沸现象,伴随而来锅炉内压强猛然剧增,从而引起锅炉爆炸。由上面分析可知,过热水暴沸现象的发生是很危险的,所以锅炉在加热前,操作规程要求一定要加入适量的
溶有空气的新鲜水,以免造成事故。 夏天如何保证汗腺的正常功能 覆盖着全身的皮肤,是保护机体的天然屏障,在皮肤上布满了大约200~500万个汗腺。其中大汗腺分布有腋窝、乳头及阴部的毛根附近处;小汗腺则密密麻麻布满全身皮肤
。汗腺是调节体温的重要装置。炎炎夏日,机体散热主要靠小汗腺来完成。当气温上升到30℃时,汗腺便开始分泌汗液,气温高于35℃时,出汗更多,有人统计,一个人在高
温高湿环境下作业时,一昼夜可分泌汗液6000~8000mL,同时带走3480~4800kca的热量。如果一个人的汗腺出了问题,如大面积烧伤汗腺被破坏,或其他原因
汗腺发生故障,体内多余的热量就排不出去,影响健康。环境温度高于35℃,体温会上升,体温超过41℃时,机体内热量无处散发而导致部分细胞的损害,体温调节中枢会失
去调节能力;如果体温达到43℃时,人在数小时内会死亡。
你看,汗腺与健康的关系是何等密切。那么,在夏季怎样才能保证汗腺的正常功能呢?
一、预防汗腺疲劳是关键
汗腺分泌的汗液99%是水分,其余是氯化纳、氯化钾、水溶性维生素及尿素等。夏季天热,出汗过多,这些物质丢失就多,尤其是钠丢失最多,钠能“统帅水兵”,钠丢失太多
就无力“统帅水兵”,而使汗腺不停地分泌汗液,如不及时补充盐分,时间一长,汗腺会发生疲劳,影响正常功能。体内缺少盐分,水分丢失过多,引起水和电解质的平衡失调,
体温调节中枢也会失灵,导致中暑,严重的会危及生命。因此,夏季要注意饮食营养,合理调配膳食,及时补充盐分。平时常吃些新鲜蔬菜和瓜果,补充维生素及矿物质。劳动时
或劳动后多次少量喝些淡盐开水,或清热防暑饮料;西瓜是消暑佳品,享有“天然白虎汤”之美誉,每天吃点大有裨益。同时,做好劳动保护,搞好劳动作业环境的防暑降温工作
,尽量减少出汗。这样,就能防止汗腺疲劳。
二、注意皮肤的清洁卫生三、要经常参加体育锻炼和“三浴”
“三浴”即空气浴、日光浴和冷水浴以及其他多种形式的锻炼,可增加机体的抗热本领,提高机体皮肤的抵抗力和对环境的适应能力,增强汗腺的功能,正常分泌汗液,调节体温
,保护身体健康,愉快地度过三伏盛夏。 低温液体
常用的低温液体有液氮、液氢、液氦等。
液氮是一种无色透明液体,原子量为14,在标准大气压下,它在77.3K沸腾,63.2K凝固。空气主要由氮气和氧气组成,所以液氮在空气液化分离即可获得,可作为制氧的副产品大
量提取。液氮的容器较简单,可在空气中倾注。氮气是一种窒息性气体,在生产和大规模应用中要注意安全,以防止室内缺氧。液氮是一种无毒、惰性、价格低、贮运和使用方便
,并且冷却效率高的低温液体。 在低温实验室中,液氮除直接作为制冷剂外,对更低温度的实验也常提供有益的结果,如固体的冷收缩90%以上是在液氮温度以上完成的。 人体的“空调器”——皮肤
覆盖于人体表面的皮肤是人体最大的器官,柔软而坚韧。一个成年人的皮肤如果摊开来,大约有1.8~2.0 m2,重1kg,平均厚度为1.6mm。皮肤中最薄的是眼皮,约为0.25mm;背
部的皮肤最厚,约为5mm。 皮肤帮助人对外抵御各种侵袭,对内保护器官,从合成维生素D到排泄代谢废物,功能多达十几项,其中之一就是调节人体的冷暖。
天气温暖时,皮下血管扩张,血液流经时,皮肤把热量辐射散发,以保持体温的恒定。而剧烈运动时,肌肉的活动使释放的热量相当于安静时的10~15倍,要是这些热量不及时散
发出去,就足以使全身的血液沸腾。这时就要紧急开动全身皮肤上的250万个汗腺,结果我们会大汗淋漓,靠汗水的蒸发带走热量。 环境寒冷时,皮下血管收缩,皮肤上出现“鸡皮疙瘩”,形成一个微保温层,尽量减少热量的损失。
皮肤就像一种调节冷热温度的“空调器”。 霜和冰雹的形式
霜是凝附在地面或地面物体表面的白色晶体。它是地面冷却降温到0℃以下,附近空间中水蒸气达到饱和时的凝华物。冰雹形成于特别强盛的积雨云中,这种云层厚度超过5km,云
顶的高度在12km以上,顶部温度达到-30℃至-40℃,甚至更低。有许多雹胚和小冰粒。云下部有一股急剧上升的湿气流,速度在15~20m/s以上,且液态水含量充沛。云顶的雹
胚和小冰粒受重力作用下落,通过零温度层,如果正好落在上升的湿气流中,会与其中的水滴汇合并随气流上升,越过零温度层冻结成冰。上升气流越过零温度层后速度减小,对
冰粒的推力减小,冰粒在重力作用再次下落又穿过零温度层与水滴汇合。如此反复多次,冰粒体积变大,重力增加,形成冰雹,最后落到地面。 雾凇
雾凇俗称“树挂”,是雾和水汽遇冷在树木枝叶上凝结形成的一种气象景观。雾凇分粒状、晶状两种,吉林雾凇与桂林山水、云南石林、长江三峡并称中国四大自然奇观。
在我国吉林市地处长白山脉向松辽平原过渡的地带,横跨松花江两岸。溯松花江而上15km是丰满水电站,冬季江水通过水轮机组,水温升高变暖。江水载着巨大热能,缓缓流过市
区而不封冻。水面蒸发出的水汽使整个江面雾气腾腾,久不消散。沿江长堤苍松林立,杨柳低垂,在一定气压、风向、温度条件下,江面上蒸腾的雾气遇冷形成雾凇。
神奇的干冰
一个钻探队曾遇到了一件怪事:当他们用钻探机往地下打孔勘探油矿时,突然有一股强大的气流从管口喷出,立刻在管口形成一大堆雪花似的”冰”。好奇的勘探队员,像孩子般
高兴地用这些“冰”滚起雪球来了。这下可不得了啦!许多队员的手被冻伤,过