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第3章 热学小实验(3)

知识延伸:

两个金属片之间之所以会拱起,是因为在同样条件下,不同固体膨胀的程度不同,铝受热膨胀得比铁快,膨胀的程度也比铁大,但由于它们两头被固定住了,铝片只能从中间拱起。

人们利用“双金属片”在温度改变时会改变本身形状的原理,制成了许多自动化的装置和仪表,例如金属温度计,能自动记录温度的变化;又例如温度调节器,能自动保持室内恒定的温度等。

奇怪的鸡蛋

操作难度:★★

实验方法:

取一只小烧杯,在杯中装2/3杯水,水中放入一个鸡蛋。在水中插入温度计,用小火慢慢加热调节火焰,使温度控制在70~75℃,加热约5分钟。从烧杯中取出鸡蛋,敲破蛋壳,把鸡蛋倒入一个碗中,就会看到蛋白仍然是液体,蛋黄已经凝固。

注意:温度不能超过75℃,否则实验会失败。

知识延伸:

各种物质的凝固点都不相同,蛋白和蛋黄的成分不相同,所以他们有各自的凝固温度,蛋黄的凝固温度低于75℃,蛋白的高于75℃。

奇怪的玻璃纸

操作难度:★★

实验方法:

取一段长约12毫米、宽约5毫米的硬纸片,距离一端15毫米处扎一枚大头针,使大头针在针孔内滑动几次,再钉在墙上,另一端剪成尖形,做指针。

再在硬纸片尾部垂直贴一条长约50~60毫米、宽约3毫米的糖果玻璃纸,使指针水平放置,拉紧玻璃纸,用大头针钉在墙上。

这时候,对着玻璃纸哈热气,指针就会慢慢地下垂,玻璃纸明显地伸长了;划根火柴烘烤玻璃纸,指针又开始慢慢地上翘,玻璃纸明显地缩短了。

同样是加热,为什么一会儿伸长,一会儿缩短呢?

知识延伸:

原来玻璃纸有湿涨干缩性。第一次哈热气是潮湿的,第二次用火烘烤是干燥的,所以出现了两种截然不同的效果。

混凝蜡

操作难度:★★

实验方法:

用牛皮纸卷两个相同的小纸筒(高约100毫米、直径约10毫米)。在一个纸筒中倒入融蜡,另一个纸筒中倒入放有木屑的融蜡。等蜡液凝固之后,剥去纸皮,就得到一根纯蜡棒和一根充满木屑的蜡棒。用这两根蜡棒分别去吊重物,可以证明,含木屑蜡棒的强度比纯净蜡棒的强度大。

知识延伸:

这是因为木屑本身的强度比蜡大,它在蜡中起了“骨架”的作用。人们在水泥中加进砂石制成混凝土,不仅节省水泥,而且还能提高强度,道理完全相同。

看见空气

操作难度:★★

实验方法:

我们打开一个盒子,看见里面没有什么东西,就说盒子里是空的,我们把一杯水喝光了,也说杯子是空的,其实,这样说并不准确,盒子里和杯子里都充满了空气。

有没有办法看到空气呢?

先说一个简单的方法:将一个玻璃缸或一个水盆里装上水,然后把一个杯子杯口朝下按在水里,可以看到,只有少量的水能进到水杯里,是什么东西不让水再进去了呢?是空气!空气占据了杯子里的空间,所以我们“看”到了空气。

春天来了,暖暖的太阳照在原野上,照在屋檐上,你看到了什么?如果你是一个细心人,你会看到田野上、屋檐上似乎有淡淡的影子,袅袅地上升,这是什么?这就是热空气的影子,也就是说你看到了空气的影子。

晚上,在桌子上放一个点燃的蜡烛,让它距墙60多厘米远,然后把屋里的灯关掉,站在离墙1~2米远的地方,打开一个手电筒,使它的光穿过烛光照在墙上。在蜡烛阴影的上方有一个淡淡的影子不断地摇动,这就是蜡烛上方热空气的影子。

知识延伸:

空气是如何脱去了它的“隐身衣”的?原来是因为“热”。在热空气和冷空气同时存在的时候,由于热空气和冷空气的密度不同,所以,光在热空气中和冷空气中的传播速度不同,在热空气中稍快一点。对于光来说,冷、热空气就是两种不同的透明物质。光线行走到它们的交界面上,会发生折射,这和光在空气和玻璃的交界面上的折射类似,玻璃虽然透明,但是在阳光下有影子。

上述的实验中,从手电筒中射出的光,由于一部分光受到烛光上方热空气的折射,就再也不笔直地前进,而折向其他的方向,射到墙上的光有的地方多,有的地方少,就会出现一些淡淡的影子。

看见空气的影子有什么用处呢?

原来,汽车、飞机、火箭、子弹等都在空气里运动,它们搅动着空气,形成漩涡,这些漩涡会影响它们的运动,但是这些漩涡看不见,如果能看见这些漩涡,我们就知道如何改进这些运动体的形状,以减少空气的阻力。而利用上述类似的方法就能看见空气的阴影,科学家也正是这样做的,他们从这淡淡的影子里看到了许多东西。

辐射的热

操作难度:★★

实验方法:

在一个大圆铁罐的两边各钻一个小孔,把铁罐内壁的一半涂黑,让一个小孔在涂有黑色一边,另一个小孔在没有涂色一边。把两根火柴棒分别插在小孔里,用蜡把它们固定好。把一个亮着的灯泡放在铁罐中间。

你会看见黑色一边的火柴棒上的蜡首先融化。

知识延伸:

为什么会出现这种状况呢?这是因为黑色的表面吸热多,而没有涂色的表面吸热少。夏天人们爱穿浅色的衣服,冬天爱穿深色的衣服,就是这个道理。

热气球

操作难度:★★

实验方法:

热气球是实用飞行器的一种,我们自己动手制作的小热气球也会升上天空。

本实验需要的材料和工具有:两张全开薄纸、铁丝、竹条、棉花、酒精或煤油、剪刀、胶水或糨糊。

制作方法如下:将两张全开纸顺长边对折,将另外两张全开纸平放在折纸的上下,沿长边粘贴四个边条,斜向收粘上口和下口,由于粘成的纸气球较大,所以要用折叠平放办法去制作。作成后比着下口大小,弯一个大竹圈,在竹圈中横拴一根铁丝,在铁丝中部用铁丝拴一块棉球或破布,在底圈上拴三条小线,收拢后再拴一条长线,以便在气球升空后拉住球体,使球不能带着火种任意飘飞。

放飞时在棉球上浸酒精或煤油,由两人托举纸球,一人在球下点火,当火焰将纸球中的空气烤热后,气球便会缓缓升上天空。另一种放飞办法是在气球的底圈上不拴火种,只用炉火把气球内的空气烤热后放飞上空,这样做没有危险,球内空气冷却后会自动落回来。

知识延伸:

热空气比普通空气轻,球体内热外冷就能上升,但制作热气球时球体不可制作得很小,只能做大些,热空气容量体积越大越容易飘上去,而且在空中停留的时间会长些。

拔水杯

操作难度:★★

实验方法:

在洗脸盆里盛一点水,拿一只玻璃杯倒扣在水里,杯内杯外的水面分不出高低,都一样平。现在,采用两个简单办法,就可以使杯内的水面拔高一截。

拿一块沾过热水的毛巾,裹在玻璃杯上,过一会,就会看到有气泡溢出水面,等气泡不再外溢,把热毛巾拿走。过一会,杯内的水面就会上升,也就是被拔高了。

还有一个办法,用瓶子夹着一小团棉花,沾一点酒精,把酒精点燃,用另一只手倒拿玻璃杯,用点燃的棉球,烘一烘杯内的空气,再迅速地把杯子倒扣在清水里,杯内的水面也会拔高。

这是什么道理?

知识延伸:

这两种办法都是先把玻璃杯内的空气加热,使杯内空气膨胀密度变小。这时杯子扣在水中,等到杯子冷却以后,杯内空气的温度降低,杯内空气的压强减小,在杯外大气压强的作用下,杯内的水就要升高。

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