關於部落格
  • 53856

    累積人氣

  • 4

    今日人氣

    0

    追蹤人氣

熱脹冷縮補充教材

 from  http://pei.cjjh.tc.edu.tw/~pei/nature/heat/heat_8.htm

 

熱脹冷縮補充教材(溫度與溫度計)

【資料來源:科學教授 故鄉出版社】

 

一、體溫計的水銀柱為什麼不會自動下降?

 

你可曾想過:為什麼一般溫度計的水銀柱會自己降下來,而體溫計用過以後,一定要用力甩幾甩,水銀柱才會降下來。

 

這 裏的祕密在於:一般溫度計的玻璃管內徑是一樣大小的;而體溫計的玻璃管內徑卻並不一樣粗細,它的玻璃管和水銀球相接的地方,做得特別細。當體溫計放在你口 腔裏的時候,水銀球裏的水銀受熱膨脹,它就從這個狹窄的口子裏擠上去。可是,當體溫計從你口腔裏取出的時候,水銀受冷,便立刻收縮。由於這個口子的內徑特 別狹,收縮的結果,兩頭的水銀便分開了。這個狹窄的內徑,對水銀有很大的摩擦力,它阻止水銀柱降下來。因此,只有用力甩幾下以後,水銀柱才會回到玻璃球裏 來。

 

體溫計必須這樣做。否則,體溫計從你口腔裏取出來的時候,水銀碰到外面的冷空氣,就會立刻收縮下降,那就不能知道你的正確體溫了。

 

 

二、電線為什麼不能繃得太緊?

 

當你仔細看了架在電線桿上的電線,你恐怕會提出疑問:為什歷把電線繃得這麼鬆,把它拉得緊些,不是既美觀,而且還能節省很多電線嗎?

 

如果照你們的想法去做,那麼一到冬天,很多電線就會斷掉了。

 

怎麼會發生這種事呢?

 

原來物體有熱脹冷縮的特性。根據實驗證明:每百米的電線,在溫度每增加1℃的情況下,大約會伸長1.5毫米。溫度越升高,電線就伸得越長;反之,溫度降低,它就縮得越短。如果電線繃得太緊,它沒有伸縮的餘地,天一冷,就會繃斷。

 

同時,電線本身有重量,空氣中有很多水蒸汽,水蒸汽遇冷,就結成霜和冰殼附在電線上,增加電線的重量。如果電線繃得太緊,也容易被冰霜壓斷。

 

 

三、被敲癟的兵兵球放在開水裏一燙,為什麼又會恢復原狀?

 

誰都知道,物體受到了熱就會膨脹,受到冷就會收縮,這是大部分物質的通性。

 

物 體受到了熱,所發生的膨脹,看起來很微小,但是它產生的力量卻很巨大。比如說:兩根鐵軌接頭的地方,如果不留下一小段空隙,夏天太陽晒熱了,鐵軌膨脹起來 會把它木身頂彎過來。水泥混凝土做的馬路,每隔一定距離,要留下一條空縫,也是這個道理,否則會把很厚的水泥混凝土擠碎。

 

氣體受熱同樣會發生膨脹,並且同樣會發出很大的力量,我們把一隻壓癟了的兵兵球,放在開水裏去燙一燙,使它恢復原狀,就是利用這種氣體受熱膨脹也會發生力量的原理。

 

原來,氣體當它的溫度每升高1℃ 的時候,體積就要膨脹1/273。一隻兵兵球裏面並不是空的,而是充滿看空氣。當我們把它放到熱水裏去一燙的時候,球裏面的這部分空氣增加幾十度溫度,就 發生很大的膨脹。但是球殼是密封的,發生了膨脹的空氣所發出的一切力量全都加在球殼上,結果把癟下去的地方給重新壓圓了。原先沒有壓癟的地方雖然也受到 力,但是因為球殼是圓的,所以不會再發生什麼變化。

 

 

不過,這個兵兵球如果被壓癟得太厲害,已經有了裂縫,就是用煮沸了的水去燙,也會毫無用處了。原來,受熱後膨脹的氣體,全都從這些裂縫中漏到球殼外面跑掉了,不再會有任何力量施加到球殼上去。

 

四、為什麼鋼軌的接縫處要留一點空隙?

如果人家問你:「台北到高雄的鐵軌長多少?」你一定能夠回答:「375公里。」但是,如果再問你:「這是冬天的長度還是夏天的長度?」你也許瞠然不知怎樣回答了。

要知道,在炎熱的夏天,路軌被太陽晒得發燙,它的溫度能高到30-40℃,而在 冰凍的冬天,溫度往往在-20℃以下。最冷和最熱,會相差五十度以上。鐵軌是鋼鐵做的,它要熱脹冷縮,雖然溫度每升高l℃,鐵軌只增長百萬分之十二,但 是,全路計算起來,即使算它相差五十度話,那就是:375000米×50×0.000012=225米,那就是說縱貫鐵路鐵軌在夏天的全長接近1216公 里,那麼在冬天全長是:375公里-225米,即374775米。

難道真是台北到高雄的距離在變化嗎?不是的,只是鐵軌的總長度有了變化。如果用375公里長的鋼軌往台北一直接到高雄的話,那就就麻煩了,到了夏天,鐵軌 伸長時,就會使路軌變形。原來鐵軌是一條一條連接起來的,在它們連接的地方都留著一點空隙,這就給鐵軌有了自由伸縮的餘地,也就是說,靠了這些空隙,就能 夠解決炎熱的夏天和寒冷的冬天裏相差225米的問題了。

 

材料熱脹冷縮的特點,雖然有時給我們帶來麻煩,但是只要我們掌握了它的規律,還是能替我們服務的。譬如木輪外面的鐵箍,必須做得小一點,讓它燃燒膨脹後套上去,鐵箍冷卻時就縮小了,緊緊地箍住了木輪。

 

 

五、雞蛋煮熟後,為什麼放在冷水中浸一浸,蛋殼就容易剝掉?

 

除了少數幾種物質之外,一般東西都有「熱脹冷縮」這樣一種物理特性。

 

可是各種東西各有不同的伸縮狀況,像鋼的伸縮幅度(或者叫做膨脹係數)就要比大理石大得多。雞蛋是由硬的蛋殼和軟的蛋白、蛋黃組成的,它們的伸縮情況也不一樣。

 

在 溫度變化不大,或溫度變化比較均勻的時候,還顯不出什麼;但一到溫度劇烈變化的時候,蛋殼和蛋白的步調就不一致了。當煮得滾熱的雞蛋驟然浸入到冷水裏的時 候,蛋殼猛然收縮,蛋白還處在原有的溫度中,這樣蛋殼與蛋白之間發生了脫離現象,剝起來就不會發生連殼帶肉一起下來的情況了。

 

 

六、為什麼熱水瓶的木塞,會自己跳出來?

 

當你打開了熱水瓶的木塞,倒了一杯開水,然後又把木塞蓋上去的時候,常常會發生這樣的事情,木塞像彈簧一樣,會自動地跳出來;而且你按的越緊,它跳的越高,真像和你開玩笑一樣。

 

是誰在跟你搗蛋呢?原來,是空氣。

 

當你重新把木塞蓋上去的時候,一股冷空氣也鑽進了瓶裏,它遇了水瓶裏的熱空氣,體積就膨脹,體積脹大了,它就用力掀動木塞,你把木塞蓋得越緊,也就是把它的體積壓得越小,它的膨脹力也越大,木塞跳得也越高了。

 

如果你在蓋木塞的時候,先把木塞放在瓶口,留出一點縫隙,把水瓶輕輕幌動,讓水汽微微出來,趁那時把木塞輕輕蓋上,那麼,就不會再跳出來了。

 

 

七、肥皂泡為什麼升起後又要降下?

 

你會吹肥皂泡嗎?可能大家都會異口同聲地回答:會。

 

其實,這件事情也需要技巧,才能吹出又大又漂亮的肥皂泡來。

 

大家雖然對吹肥皂泡的事都有興趣,但是很少去想它為什麼升起又降下,這是什麼道理?

 

這裏,你如果去觀察研究它,就會獲得有益的物理學上的知識。

肥 皂泡可以這樣吹:把細瓷管或細筆管口豎直地放到溶液裏,使得管口上蘸上一層溶液膜,拿起來小心地吹。由於肥皂泡裏的氣體是我們吹進去的,我們呼出來的氣 體,除非在極熱的天氣,總是比空氣熱,也就是比空氣輕,所以肥皂泡會上升。不過,肥皂泡的壁很薄,泡裏的熱空氣很容易散失。由於氣體溫度降低了,肥皂泡體 積也隨看縮小,相對的就是比空氣重,所以就下降了。


相簿設定
標籤設定
相簿狀態