大师笔下的物理:水蒸气凝结成水时放出大量的热

百科   2025-01-29 10:26   广东  

每个人都知道,日常生活中的有些过程会放出热量。

比如,木柴或燃气燃烧时;电热器或笔记本电脑工作时;两只手互相摩擦时。

还有一种日常很熟悉的过程,也会放出热量。这就是,水蒸气凝结成水的过程。

有些人可能听说过,烧开水时产生的水蒸气烫伤人,比开水烫伤更严重。虽然开水和它上面的水蒸气,温度是一样的,都是100℃。

为什么水蒸气的烫伤能力,会超过同温度的水呢?

我们来检查一下两个过程。

开水遇到人的皮肤时,由于开水温度比皮肤温度高,开水向皮肤传热,开水温度降低,皮肤温度升高,造成皮肤被烫伤。

同样100℃的水蒸气遇到皮肤时,由于水蒸气比皮肤温度高,水蒸气向皮肤传热,水蒸气温度降低,皮肤温度升高。至此为止,与开水的情况一样。

可是,除此之外,当水蒸气温度降低时,还会发生另一件事:一部分水蒸气会凝结成液体水。这过程会放出大量热量,就像木柴燃烧时要放出大量热量一样。

因此,这种情况下的烫伤更严重。

但是,为了见证水蒸气凝结成水时放出大量的热,用皮肤做实验,代价太大了。

有没有别的方法,让我们见证这个有趣(和惊人)的事实呢?

兰兹伯格主编的高中物理课本中,介绍了一个巧妙的实验。这实验一定会使你留下深刻的印象。

是这样:

一个大玻璃容器,里面装着一定量的水,并留出大量空间给空气。

另一个小容器也装着水,并插入一根温度计,显示水的温度。

大容器的瓶口用橡皮塞塞紧,橡皮塞中插入一根弯曲的细玻璃管,细玻璃管的另一端插入小容器中的水中。

准备完毕。

然后,用酒精灯给大容器加热。注意观察。

很快看到,浸在水中的细玻璃管的管口产生气泡,气泡在水中向上升起,离开水面时破裂。

这是大容器中的空气受热膨胀,从细玻璃管逃出。

温度计的读数上升,表明热空气使小容器中的水温升高。但是只会升高一点点。

大容器中的空气很多(使用大容器就是为了这一点!)。气泡一直从细玻璃管口逃出。温度计的读数一共只升高一点点。

再过一段时间,大容器中的水开始沸腾了。

这时,细玻璃管口的气泡情况发生了变化。气泡不再升向水面,而是很快缩小,消失,发出响亮的声音。

这些气泡不是空气,而是大容器中的水沸腾后形成的水蒸气。

这些水蒸气遇到小容器中的水时,温度降低,凝结成液体水,所以气泡变小并消失。

这时候会看到,温度计的读数飞快地增加。表明小容器中的水温迅速升高。

很显然,水蒸气凝结成水时,放出了大量的热。

有意思吧?

今天是春节,希望这篇小文能给您的节日增添一点点乐趣!



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