生活中的趣味物理

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(jié)成微小的水珠，形成一團團飄浮著的霧狀水滴，經(jīng)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�地面的水蒸氣，遇冷也能結(jié)成一團團懸浮的小水滴，這就是霧。所以云和霧在本質(zhì)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(jié)晶成雪花漫天飄舞。不過，空氣中飽和水汽的凝結(jié)，必須有它凝結(jié)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(jīng)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(或乙醚)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(jié)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(zhì)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。

奇妙的服裝圖案

你想過沒有，服裝顏色和圖案的設計中，還大有學問哩!巧妙的設計，能產(chǎn)生奇特的效果。

許多青年人愛穿水兵的“�；攴�”，這種針織衫上有藍白相間的粗橫條，清新爽朗，小伙子穿起來，確實神氣。有趣的是，瘦人穿上它，顯得豐滿，而胖人穿了它，看起來更臃腫了。這是一種光學現(xiàn)象——視錯覺造成的。

 

大小和形狀都相同的物體，由于采取不同的分割方法，便會引起人們的錯覺。如上圖中的兩個正方形，是一樣大小，由于左面的采取橫向分割，右面的采取豎向分割，結(jié)果左面的圖形看起來高一些，右面的圖形則寬一些。這種現(xiàn)象在物理學上叫做“分割錯覺”。

 

同樣的分割用在不同的地方，會產(chǎn)生相反的效果。在裝璜設計上，要想使一只盒子顯得高一些，就可采取橫向分割;然而在衣著裝飾上的分割錯覺卻恰好相反，矮胖的人穿橫向條紋的“海魂服”，不但沒有增加高的感覺、反而增加寬的感覺，顯得更胖了。這是因為盒子一般不太大，它正好處在人眼的正常視野中，眼球不必轉(zhuǎn)動就可以看清它，觀看橫向分割的時候，就會不自覺地把分割條數(shù)考慮進去，便覺得高度有所增加。觀看穿橫向條紋衣服的人，情況便有所不同，為了能看清這些條紋，視線必然會沿著條紋方向移動，不自覺地把條紋長度跟條紋間隔作比較，就覺得橫向的寬度增大了。所以，矮胖的人不宜穿“海魂服”之類的橫向條紋衣服，而適合穿豎直條紋的服裝。

 

視錯覺的現(xiàn)象還有好多種。假如你用一只眼睛正面去看左圖中的四個字母，你會明顯地感到它們的顏色深淺不同。記住那個顏色最深的字母，然后從側(cè)面斜看這四個字母，就會發(fā)生一個意外的變化：原來那個最黑的字母，變成灰色的了，這時最黑的字母已經(jīng)是另外一個了。這種現(xiàn)象叫做“象散錯覺”。根據(jù)這個原理，現(xiàn)在已經(jīng)設計出一些“會變色的布”——從不同的角度觀察同一塊布，卻感到色澤、深淺都不一樣。有一種斜紋布，左看似紅，右看卻又象綠。這除了在它的經(jīng)緯紗中分別配有紅、綠線外，紋理引起的“象散”現(xiàn)象也起了重要作用。

 

 

歌唱家們在舞臺上喜歡穿著拖地的深色連衣裙，或者是黑色的長裝。這樣的服裝會給觀眾一種“苗條”秀麗的感覺。這也是光學原理在起作用。你看下圖中兩個大小相等的黑白色正方形，好象白的比黑的要大一些。這是因為，淺色物體在視網(wǎng)膜上的像，周圍總有一圈光線圍著，好象是從象中滲出來似的，人們把這種現(xiàn)象叫“光滲”。黑色背景下的白色物體，由于光滲作用，它在視網(wǎng)膜上的象要比實物大一些;白色背景下的黑色物體，情況恰恰相反。所以便產(chǎn)生了白大黑小的錯覺(光滲錯覺)。假若把畫在黑色背景上的白圓點，跟畫在白色背景上的同樣大小的黑圓點，同時放在一起看，會覺得黑圓點要比白圓點約小五分之一。同是一個人，穿深色衣服的時候，要比穿淺色衣服顯得瘦些，就是這個道理。

 

你還能舉出另外一些視錯覺的現(xiàn)象嗎?不妨試試。

時裝的顏色

“冬不穿白，夏不穿黑。”這是人們從生活實踐中總結(jié)出來的經(jīng)驗，你知道它包含的科學道理嗎?

我們生活的自然環(huán)境，五光十色，美麗動人，有紅色的花，綠色的草，藍色的天空，白色的云朵……各種物體都具有各自的色彩�？墒�，這些艷麗的顏色，在漆黑的夜里就統(tǒng)統(tǒng)消失了。這說明只有在陽光(白色光)的照射下，物體才呈現(xiàn)出顏色。那么，為什么在同樣光源的照耀下，各種物體會有不同的顏色呢?

我們知道，太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫多種色光混合而成的。不同的物體，對不同顏色的光線，吸收能力和反射能力又各不相同。被物體吸收的光線，人們就看不見，只有被反射的光線，人們才能看到。因此，某種物體能反射什么顏色的光，在我們看來，它就具有什么樣的顏色。如紅色的花，是因為它只能反射紅色的光線，把其他顏色的光線都吸收了;白色的東西能夠反射所有顏色的光線，因此看起來就是白色的;而黑色的東西卻能吸收所有顏色的光線，沒有光線反射回來，所以看起來就是黑色的了。

 

 

太陽不僅給人們送來光明，而且還送來了大量的輻射熱。對于輻射熱來說，黑色也是只吸收，不反射，而白色正好相反。

一般說來，深色的東西，對太陽光和輻射熱，吸收多，反射少;而淺色的東西，則反射多，吸收少。因此，夏天人們都喜歡穿淺色衣服，象白色、灰色、淺藍、淡黃等，這些顏色能把大量的光線和輻射熱反射掉，使人感到?jīng)鏊?冬季穿黑色和深藍色的衣服最好，它們能夠大量地吸收光和輻射熱，人自然就感到暖和了。

 

 

人們認識了自然規(guī)律，就能在生產(chǎn)技術(shù)上加以利用。象大型露天煤氣罐、石油罐的表面都漆成銀白色，目的就是為了提高它們反射陽光和輻射熱的能力，使罐的溫度不致升得過高，以免引起爆炸事故。

人們還利用反向和吸收的原理來征服自然界，讓它為人類服務。我國西北部有座祁連山，山上蓋滿了厚厚的冰雪�？墒�，因為山很高，上面很冷，就是炎熱的夏天，強烈的陽光和輻射熱照上去，也都被那白色耀眼的冰雪給反射回去了，所以積雪沒法融化。結(jié)果山下大片的田地，都因缺水而荒蕪了。解放后，黨領(lǐng)導人民向大自然進軍，為了叫祁連山交出水來，政府派了工作隊，用飛機把碳黑撒到祁連山的積雪上，烏黑的碳黑拼命地吸收著光和熱，使粘有碳黑的積雪融化了，祁連山終于獻出了滔滔的雪水。

雨衣上的學問

下雨天，外出的人們不是打傘，就是穿雨衣。

雨衣為什么不透水呢?奧妙就在制作材料上。就拿布制雨衣來說吧，它是用防雨布(經(jīng)過防水劑處理的普通棉布)制成的。防水劑是一種含有鋁鹽的石蠟乳化漿。石蠟乳化以后，變成細小的粒子，均勻地分布在棉布的纖維上。石蠟和水是合不來的、水碰見石蠟，就形成橢圓形水珠，在石蠟上面滾來滾去�？梢�，是石蠟起了防雨的作用。物理學上把這種不透水的現(xiàn)象，叫做“不浸潤現(xiàn)象”。而水一旦遇到普通棉布，就通過纖維間的毛細管滲透進去，這就叫做“浸潤現(xiàn)象”。

 

物體是由分子組成的。同一種物質(zhì)的分子之間的相互作用力，叫做內(nèi)聚力;而不同物質(zhì)的分子之間的相互作用力，叫做附著力。在內(nèi)聚力小于附著力的情況下，就會產(chǎn)生“浸潤現(xiàn)象”;反之，則會出現(xiàn)“不浸潤現(xiàn)象”。雨衣不透水，正是由于水的內(nèi)聚力大于水對雨衣的附著力的緣故。

 

物理學還告訴我們：水的內(nèi)聚力作用在水表面形成表面張力。水的表面張力使水面形成一層彈性薄膜，當水和其他物體接觸時，只要水對它不浸潤，那么這層彈性膜就是完好的、可以把水緊緊地包裹著。有人試驗過：巧妙地把水倒進浸過蠟的金屬篩里，水并沒有從篩眼里漏下去。

常見的玻璃，看起來光滑晶亮。可是，水遇上它，卻緊緊地纏住不放，帶來了種種麻煩：下雨的時候，車前窗玻璃上的雨水擋住了司機的視線，很不安全，于是只好開動劃水器，把雨水排去;戴眼鏡的人，在喝熱水的時候，鏡片立即蒙上一層霧汽，擋住了視線，什么東西也看不見了。

人們知道了水的表面張力的特性，了解了水的內(nèi)聚力與附著力的關(guān)系以后，不僅巧妙地制成了雨衣，而且還造出了新穎的“憎”水玻璃——在普通玻璃上涂一層硅有機化合物藥膜，它大大削弱了霧汽對玻璃的附著力。用這種憎水玻璃做鏡片，為戴眼鏡的人解除了蒙霧的苦惱;把這種玻璃安在車的前窗上，劃水器也就用不著了�，F(xiàn)在你該能說出篷布、布傘不漏雨的道理了吧!

怎樣使服裝挺括

 

要使服裝穿起來挺括，洗刷以后，往往需要用熨斗燙一燙。但是，熨燙衣服也有訣竅;要先在衣服上噴一些水，甚至還要襯上一層濕布，然后才能熨燙。如果把一件干衣服拿來就燙，不僅不能把褶皺燙平整，而且還容易把衣服烤焦。

 

當衣服噴上一些水以后，它的纖維很快被水潤濕。這時把溫度合適的熨斗放在上面一燙，滲入纖維中的水分便受熱氣化。我們知道，物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)，要從周圍吸收大量的熱，而且體積在一瞬間增大許多倍。由于熨斗壓在上面，體積膨脹的水蒸氣跑不出來，只能使勁地往纖維的空隙里鉆，這樣一來，正好把纖維擠得筆直、平整。

熨燙衣服要掌握好熨斗的溫度。如果熨斗的溫度太低，水分不能氣化，自然起不到“燙”的作用;要是溫度過高，又會把衣服燙焦。有經(jīng)驗的人，都知道給熨斗底面上滴一點水，根據(jù)水滴的變化和發(fā)出的聲音來判斷熨斗的溫度。要是水滴發(fā)出“撲嘰”的響聲，并且水珠滾轉(zhuǎn)，很快流去，可以斷定這時熨斗的溫度約為150℃左右，正合適;如果水滴發(fā)出“撲哧”的響聲，而且水滴很快散開并蒸發(fā)成汽，此時熨斗的溫度約為180℃左右，太高了。這時，只要噴上適當?shù)乃�，就可以把溫度降�?50℃左右。

液體突然受熱氣化使體積劇烈膨脹的現(xiàn)象，在日常生活和生產(chǎn)中是常有的，有利的要利用，有害的則要注意防止。例如，在煉鋼廠里，熾熱的鋼渣是嚴禁倒在潮濕的地方的，否則就等于埋下了一顆定時炸彈。因為熾熱的鋼渣，一倒在潮濕的場所，地上的水分就會立即氣化，它的體積在短時間內(nèi)，可以增大1000倍以上，可是，大量鋼渣死死地壓在上面，蒸汽不能順利地跑出來，時間長了，越積越多，最后便沖破鋼渣而發(fā)生爆炸。這當然是很危險的，所以，必須把鋼渣倒在干燥而又沒有易燃物的地方，才能保證安全。

吃雞蛋有訣竅

五香茶雞蛋是人們愛吃的，尤其是趁熱吃味道更美。

 

細心的人會發(fā)現(xiàn)，雞蛋剛從滾開的鹵汁里取出來的時候，如果你急于剝殼吃蛋，就難免連殼帶“肉”一起剝下來。要解決這個問題，有一個訣竅，就是把剛出鍋的雞蛋先放在涼水中浸一會，然后再剝，蛋殼就容易剝下來。

 

一般的物質(zhì)(少數(shù)幾種例外)，都具有熱脹冷縮的特性�？墒�，不同的物質(zhì)受熱或冷卻的時候，伸縮的速度和幅度各不相同。一般說來，密度小的物質(zhì)，要比密度大的物質(zhì)容易發(fā)生伸縮，伸縮的幅度也大，傳熱快的物質(zhì)，要比傳熱慢的物質(zhì)容易伸縮。雞蛋是硬的蛋殼和軟的蛋白、蛋黃組成的，它們的伸縮情況是不一樣的。在溫度變化不大，或變化比較緩慢均勻的情況下，還顯不出什么;一旦溫度劇烈變化，蛋殼和蛋白的伸縮步調(diào)就不一致了。把煮得滾燙的雞蛋立即浸入冷水里，蛋殼溫度降低，很快收縮，而蛋白仍然是原來的溫度，還沒有收縮，這時就有一小部分蛋白被蛋殼壓擠到蛋的空頭處。隨后蛋白又因為溫度降低而逐漸收縮，而這時蛋殼的收縮已經(jīng)很緩慢了，這樣就使蛋白與蛋殼脫離開來，因此，剝起來就不會連殼帶“肉”一起下來了。

明白了這個道理，對我們很有用處。凡需要經(jīng)受較大溫度變化的東西，如果它們是用兩種不同材料合在一起做的，那么在選擇材料的時候，就必須考慮它們的熱膨脹性質(zhì)，兩者越接近越好。工程師在設計房屋和橋梁時，都廣泛采用鋼筋混凝土，就是因為鋼材和混凝土的膨脹程度幾乎完全一樣，盡管春夏秋冬的溫度不同，也不會產(chǎn)生有害的作用力，所以鋼筋混凝土的建筑十分堅固。

另外，有些電器元件卻是用兩種熱膨脹性質(zhì)差別很大的金屬制成的。例如，銅片的熱膨脹比鐵片大，把銅片和鐵片釘在一起的雙金屬片，在同樣情況下受熱，就會因膨脹程度不同而發(fā)生彎曲。利用這一性質(zhì)制成了許多自動控制裝置和儀表。日光燈的“啟動器”里就有小巧的雙金屬片，它隨著溫度的變化，能夠自動屈伸，起到自動開啟日光燈的作用。

多孔的凍豆腐

寒冷的冬天，吃上一碗熱乎乎的“凍豆腐”，那真算得上是一種別具風味的美菜呢!

豆腐本來是光滑細嫩的，冰凍以后，它的模樣為什么會變得象泡沫塑料呢?

豆腐的內(nèi)部有無數(shù)的小孔，這些小孔大小不一，有的互相連通，有的閉合成一個個小“容器”，這些小孔里面都充滿了水分。我們知道，水有一種奇異的特性：在4℃時，它的密度最大，體積最小;到0℃時，結(jié)成了冰，它的體積不是縮小而是脹大了，比常溫時水的體積要大10%左右。當豆腐的溫度降到0℃以下時，里面的水分結(jié)成冰，原來的小孔便被冰撐大了，整塊豆腐就被擠壓成網(wǎng)絡形狀。等到冰融化成水從豆腐里跑掉以后，就留下了數(shù)不清的孔洞，使豆腐變得象泡沫塑料一樣。凍豆腐經(jīng)過烹調(diào)，這些孔洞里都灌進了湯汁，吃起來不但富有彈性，而且味道也格外鮮美可口。

很早以前，我國人民就已經(jīng)懂得了冰凍膨脹的原理，并利用它來開采石頭：冬天，他們在巖石縫里灌滿水，讓水結(jié)冰膨大，把巨大的山石撐得四分五裂，很快就能采到大量的石料。

 

近年來，工業(yè)生產(chǎn)上出現(xiàn)了一種巧妙的新工藝——“冰凍成型”，也是冰凍膨脹原理的應用。辦法是：根據(jù)零件的形狀，用強度很大的金屬，做一個凹形的陰模和一個凸形的陽模，把要加工的金屬板放在兩個模的中間，在陽模和密閉的外殼之間，灌滿4℃左右的水，然后把這個裝置冷卻到0℃以下。這時，由于水結(jié)冰，體積膨脹，所產(chǎn)生的巨大力量把陽模壓向陰模，便把金屬板壓成一定形狀的部件了。

 

由于水在4℃時的密度最大，體積最小，水溫低于4℃時體積反而增大，所以，在4℃時水就不再上下對流了。因此，到了冬季，寒冷地區(qū)的江河湖海，表面上雖然結(jié)了厚厚的冰層，但下面水的溫度卻保持在4℃左右，這就給水生物創(chuàng)造了生存的環(huán)境。

冰凍也會給人們帶來危害，它能使水缸凍破，把自來水管道凍裂……因此，在冬季來臨的時候，要及時做好保暖防凍工作。

飯菜撲鼻香

在廚房里做飯炒菜，我們在屋外也能聞到飯菜的香味。更有意思的是，有時候鍋里的油才燒熱，廚房外面的人就聞到了油香。

香味是怎么被人聞到的呢?因為在烹調(diào)的過程中，飯菜的分子有一部分被蒸發(fā)到空氣中，并且漸漸地向四面八方運動，當它們鉆進我們的鼻孔時，我們就聞到香味了。這個過程叫做擴散現(xiàn)象。正是氣體的擴散作用幫助人們聞到了各種氣味。

氣體分子很小很小，我們的眼睛直接看不見它們。但是，這些分子的運動是能夠間接地觀察到的。在太陽光底下，我們可以看到許多塵埃在空氣中飄來飄去，上下飛舞，就是受運動著的氣體分子碰撞的結(jié)果。氣體分子的運動是無規(guī)則的，互相之間不斷地碰撞，不斷地改變運動的方向。因為氣體分子之間距離比較大，互相撞碰的機會少，所以它們很容易離散開來。有些氣體的分子運動得很快，拿氫氣來說，它的分子跑得比子彈頭的速度還要快上幾倍呢。正是這個緣故，氣體物質(zhì)的體積，如果不受外界的約束，就會不斷膨脹擴大，擴散開來。

擴散現(xiàn)象不單氣體里有，液體里也有。做湯的時候，滴進幾滴醬油，即使不攪拌，整個湯里也會逐漸均勻地染上醬油的色澤，并富有醬油的美味。這就是醬油在湯里擴散的結(jié)果。

 

固體之間也有擴散現(xiàn)象。有人曾經(jīng)做過這樣的實驗：把一塊鉛片和一塊金片，分別磨光，壓在一起，在室溫下(20℃)放置五年，金片和鉛片便連在一塊，它們互相混合的深度約一厘米。我們知道，在室溫下，金和鉛是不會熔解的，但是它們的接觸面竟生成了一層均勻的鉛金合金，這就是擴散作用在固體中玩的把戲。

 

擴散現(xiàn)象生動地證明，無論是那一種形態(tài)的物質(zhì)，它們的分子無時無刻不在運動，當它們互相接觸的時候，彼此就要擴散到對方當中去。隨著溫度的升高，分子無規(guī)則運動的速度增大，擴散也加快。

香脆的爆米花

“砰!”隨著一聲巨響，爆米花的香氣便飄散開來。爆米花個大粒圓，酥脆芳香，是很受小朋友歡迎的一種膨體食品。大米經(jīng)過爆米機一加工，體積陡然脹大好多倍，難怪人們風趣地把爆米機稱作“糧食擴大器”哩!

那么，米粒是怎樣被擴大的呢?

 

我們知道，密封在容器中的氣體，都有一個特別的脾氣：溫度增高，壓強就增大。給爆米機加熱的時候，密封在罐里的空氣的壓強逐漸增大;同時，裝在里面的大米逐漸被加熱，貯存在米里的水分也逐漸蒸發(fā)出來，聚積在鐵罐內(nèi)。罐的溫度不斷升高，罐內(nèi)的氣壓越來越大，這種高壓阻止米中水分繼續(xù)蒸發(fā)，使殘存在米中的水分也逐漸升溫升壓，一個個米粒象憋足了氣的小氣球，只因為受到罐內(nèi)氣壓的約束，它們才不能爆開。當罐內(nèi)氣壓升高到2—3個大氣壓的時候(這從氣壓表上可以看出)，便停止加熱。這時，爆米花的師傅拿一條長布袋套在爆米機的口上，然后打開蓋子。說時遲，那時快，在一聲巨響中，大米噴到布袋里了。高溫高壓的米粒突然進入氣壓較低的環(huán)境中，憋在米粒中的高溫高壓水分，失去了約束力，便急驟膨脹，使米粒迅速脹大，變成了爆米花。

 

透過爆米花，使我們看到了“高溫高壓”的巨大力量。節(jié)日的焰火、鞭炮，工地上的爆破，工廠里的蒸汽錘，大力士蒸汽火車頭……，它們那種有聲有色的表演，都是“高溫高壓”導演出來的。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，它已成為生產(chǎn)上的強大動力。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/chuzhong/729346.html

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