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中考物理辅导物态变化资料1~8共享

来源:物理好资源网 编辑:秩名 时间:2019-12-28 点击量:
 中考物理辅导物态变化
 
【资料1】为什么返回式航天器要穿"避火衣"

  航天器返回地球大气层的时候,基本没有机动性,完全是一种自由落体运动,这样的速度是极快的。为了让它的速度慢下来,需要用到降落伞来减速,减速的目的是要避免它跟大气层的剧烈摩擦,因为这种摩擦产生的高温是任何物体都承受不了的,它高到1700多度,有时甚至达到3000多度。这样的高温将会使物体烧蚀掉,就像流星那样,最后烧蚀的不剩一点物质。但是,航天器是要完好地降落到地面上,绝对不允许这样的高温。为了抵御返回大气层时所产生的高温,顺利地返回地面,航天器需要有高超的隔热能力,这就要求科学家给它穿上一件"避火衣"。

【资料2】高空的白雾带是怎样形成的?

  高空的气温很低。喷气式客机在约一万公尺的空中飞行。机外的气温约为-40℃。军用喷气式飞机飞得更高,机外的气温也更低。这样低温的空气,其中的水蒸气一定会凝结吗?
  在晴空中,有时会见到一条长白带。尽人皆知这白带是喷气式飞机过后所造成的。但喷气式飞机喷出的是黑烟,为什么会形成白带呢P在晴天,由于大气没有云层阻隔,大气的热能较容易向太空散失,故晴空的气温较阴天为低。气温往往低于水汽凝结的温度。但水汽要凝结为水,必须有固体微粒作为核心---正如尘埃是雾的核心一样。
  当喷气式飞机飞过后,就在路程上留下大量的烟粒(碳粒),这些烟粒正好作为水汽凝结的核心,于是就形成一道雾带。这雾带把阳光反射,就形成光亮的白雾带了。
中考物理辅导物态变化:空中古怪的沸腾

【资料3】空中古怪的沸腾

  液体沸腾是地球上司空见惯的现象,但它却是一个十分复杂的物理过程。当装有液体的容器被加热后,由于重力的影响,液体中比较热的部分上升,而比较冷的部分则下降──这就是"对流"。浮力使气泡急速上升,因此产生剧烈的"沸腾"。那么太空中的沸腾又是怎样的呢?
  实际上,物理学家一直被地球上沸腾液体的复杂行为所困惑。而弄清沸腾的机理对工程技术人员是很重要的,这不仅仅关系到咖啡壶,更关系到宇宙飞船中的动力和空调系统的设计。
  一个由密歇根大学和美国国家航空航天局的研究人员组成的科学家小组决定弄清这些问题。从1992到l996年,在航天飞机所进行的5次飞行使命中,他们使用液体氟里昂进行了一系列的沸腾实验。在实验中,他们发现了液体在地球与太空轨道上沸腾时所发生的一些令人迷惑的不同之处。例如在太空中,液体在无重力条件下沸腾时不是产生成了上万的升腾的小气泡,而是产生一个在液体中起伏的巨大的气泡,且不断夺下其他的小气泡。多亏了美国航空航天局对这一过程的录像,现在我们在地球上就可以观察到液体这种令人迷惑的古怪的沸腾行为了。
  弗朗西斯·基亚拉蒙特博士说:"想想看,在这些实验以前,世界上有谁看到过太空中的沸腾呢?这真是人可思议!"基亚拉蒙特是美国航空航天局负责液体沸腾实验的科学家,他说这一系列太空沸腾实验已被研究人员视为"经典"了。
  这些录像的确十分有趣,但是科学家研究沸腾问题的热情绝不仅仅是出于简单的好奇。因为一旦了解了液体在太空中是怎样沸腾的,科学家就可以制造出更有效的太空舱制冷系统,例如国际太空站上使用的就是利用氨在液态和气态间转化的空调系统。太空中的沸腾知识也将在某一天被用来制造太空站上的发电站,它用太阳光使液体沸腾产生蒸气,然后通过推动涡轮机产生电力这样的研究同样也将在地球上得到应用。因为失重环境给科学家打开了一个观察沸腾现象的崭新窗口,他们可以借此更好地理解沸腾这个基本的物理现象。
  "沸腾现象是如此复杂,以至于我们对它的大部分理解是基于经验,而不是建立在基本的物理方程之上的。"基亚拉蒙特说,"可是,在失重的太空轨道中,沸腾远比在地球上简单。失重环境使对流和浮力的影响消失,这个差异可以解释为什么地球上的沸腾液体的行为与太空中如此不同。它为想解决棘手物理问题的科学家提供了有力的工具。比如说,如果你试图研究地球这样一个复杂的生态系统,你就需要先研究一个变量少一些的比地球简单的对象。对我们来说,太空就可以将研究的问题简化。"
  当液体在太空中被加热时,由于没有重力的作用,液体中比较热的部分不再上升,而是紧靠着加热器的表面停留并被继续变热,而远离加热器的区域则相对较冷。因为只有一小部分液体被加热,因此它会更快地沸腾。但是,由蒸气形成的气泡不会冲出液面,而是结合成一个在液体内部晃动的巨大的气泡。虽然这些现象用现有的理论就可以预测,但要想真正了解整个过程的细节,并寻找末预测到的现象,则需要进行真实的实验。
  实验的负责人赫尔曼·默特被人们视为微重力沸腾实验之父,正是他发明了记录在录像带上的实验。他说:"我们对许多问题还没有很好地理解。"默特和其他科学家曾利用"下降塔"进行无重力沸腾的早期研究,即通过让高塔上的样品自由下落来实现几秒钟的零重力条件。这些早期实验为设计在航天飞机中进行的实验提供了指南,但这匆忙的一瞥实在不能与在航天飞机上长达几分钟的观察相比。
  这些早期研究的一项重要成果就是制造实验用的沸腾室的方法,它使科学家可以看清加热器的表面以及在那里与加热器接触的液体。默特解释说:"这种相互作用就发生在加热器的固体与液体的接触面上,因为液体表面折射的影响,从下面是无法看清楚的。"所以默特用石英制作了一个底面平滑、坚硬透明的沸腾室,然后又给石英覆盖上一层厚度不到400埃的极薄的金层。这样它既能够让可见光自由穿过,又能像一大块金子一样导电。
  默特与合作者使用这种装置得到了一些非常有趣的发现。例如,随着实验温度的不同,那个巨大的气泡有时漂浮在液体的中心,有时则附着在与加热器相邻的表面。当出现后一种情况时,气泡将有效地将液体与加热器隔离起来,使液体不再进一步沸腾并导致加热器的温度急速升高。而确切地了解发生这种情形的条件,对设计太空舱系统中依靠沸腾工作的装置是至关重要的。默特说:"如果比较好地理解了这个现象,我们就能做出最佳的设计。假如还有一些不确定的因素,那就应该继续设计出更好的实验去弄清楚它。"
  今天,科学家们还在继续进行这项基础实验以了解更多的知识。随着科学家对液体沸腾现象史深入的了解,工程师将会对制冷和动力系统的设计进行改进以便更好地服务于人类,这不只包括在太空中工作的人,而且也包括生活在地球上的人。
  迥然不同的沸腾:这一系列图片对地球上和太空中液体的沸腾过程做了比较。由于不存在浮力和对流的作用太空中沸腾的液体所表现出的行为与地球上迥然不同。
  地球上无法获得的知识:国际太空站使用了一种利用氨在液体和气体间循环的两相制冷系统.在这个过程中包含了沸腾现象。工程师在设计这个制冷系统时利用了从微重力沸腾实验中得到的知识。
  太空中古怪的沸腾:由于太空中没有浮力的作用,沸腾产生的蒸气在停止加热后产生一个气泡浮在液体中。由于表面张力的作用,使许多小气泡结合成一个大的球形气泡。《科学世界》

【资料4】重庆多雾之迷

  山城重庆是著名的多雾城市之一,平均每年有100多天,雾最多的1月份,有一半的天数是雾日,重庆为什么多雾呢?这是因为重庆地处长江与嘉陵江的汇合处,日照少,温度大,年年均温度达80%以上。盆地四周有高山阻挡,空气中的水蒸汽不容易散发掉,在天气晴朗的夜晚,地面散发处的热量急剧减少,一部分水蒸汽遇到温度低的岩石、草木液化成无数细小的水滴,在贴进地面的低空漂浮,形成了雾。特别是冬季,由于是在冬季,由于日照时间短,只能使少部分雾散掉,而等到夜晚,新的雾又生成了,这样便形成了多雾现象。

【资料5】为什么"雹打一条线"

  为什么会有"雹打一条线"呢?这要从冰雹的形成条件谈起。冰雹是在发展相当强烈的积雨云中形成的,有冰雹胚胎和云中的小冰晶、雪花、过冷却水滴反复粘合、碰并的结果。因此,云中必须有强烈的上升气流,丰富的含水量和足够的低温。当冰雹云在山谷和河面上经过时,由于河面上的气温比两岸的气温低,山谷中的气温比山坡上的气温低,这样,河面上和山谷中的上升气流较弱,支托不住下落的冰雹,故冰雹多沿山谷和河流下落.有时冰雹也沿冷暖空气交汇的锋面降落。因为山谷、河流都是狭长的地带,因此有"雹打一条线"的说法。

【资料6】生活中的热学常识

  1、冬天或气温很低时,往玻璃杯中倒入沸水,应当先用少量的沸水预热一下杯子,以防止玻璃杯内外温差过大,内壁热膨胀受到外壁阻碍产生力,致使玻璃杯破裂。
  2、用焊锡的铁壶烧水,壶烧不坏,若不装水,把它放在火上一会儿就烧坏了。这是因为水的沸点在1标准大气压下是100℃,锡的熔点是232℃,装水烧时,只要水不干,壶的温度不会明显超过100℃,达不到锡的熔点,更达不到铁的熔点,故壶烧不坏。若不装水在火上烧,不一会儿壶的温度就会达到锡的熔点,焊锡熔化,壶就烧坏了。
  3、液化气是在常温下用压缩体积的方法使气体液化再装入钢罐中的;使用时,通过减压阀,液化气的压强降低,由液态变为气态,进入灶中燃烧。
  4、烧水或煮食物时,喷出的水蒸气比热水、热汤烫伤更严重。因为水蒸气变成同温度的热水、热汤时要放出大量的热量(液化热)。
  5、夏天自来水管壁大量"出汗",常是下雨的征兆。自来水管"出汗"并不是管内的水渗漏,而是自来水管大都埋在地下,水的温度较低,空气中的水蒸气接触水管,就会放出热量液化成小水滴附在外壁上。如果管壁大量"出汗",说明空气中水蒸气含量较高,湿度较大,这正是下雨的前兆。
  6、煮食物并不是火越旺越快。因为水沸腾后温度不变,即使再加大火力,也不能提高水温,结果只能加快水的汽化,使锅内水蒸发变干,浪费燃料。正确方法是用大火把锅内水烧开后,用小火保持水沸腾就行了。
  7、冬天水壶里的水烧开后,在离壶嘴一定距离才能看见“白气”,而紧靠壶嘴的地方看不见“白气”。这是因为紧靠壶嘴的地方温度高,壶嘴出来的水蒸气不能液化,而距壶嘴一定距离的地方温度低;壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴,即“白气”。

【资料7】向手背呵气和吹气感觉有什么区别?

  以口对着一支温度计吹,温度计的读数会上升。但对着手背吹气却觉得凉快,为什么?以口向手背呵气又会怎样?
  向手背慢慢呵气,感到温暖;反之,向手背快速吹气,则感到凉快。
  口气的温度和体内温度相近,但比手背皮肤的温度较高,故向手背呵气时,手背感到温暖。但是,向手背快速吹气时,气流把手背的汗液迅速蒸发,液体蒸发会带走能量。同时,快速的口气,也把附近的冷空气卷过来吹到手背上。故手背就觉得凉快。

【资料8】为什么开水不响,响水不开

  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,这些小气泡起气化核的作用。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汽,使泡内的压强(空气压与蒸汽压之和)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壁间的附着力时,气泡便离开器壁开始上浮。
  在沸腾前,窗口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压强P。随水温的降低而降低,泡内有一部分水蒸汽凝结成饱和蒸汽,压强亦在减小,而外界压强基本不变,此时,泡外压强大于内压强,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,使整个溶器的水温趋于一致,此时,气泡脱离器壁上浮,其内部的饱和水蒸汽将不会凝结,饱和蒸汽压趋于一个稳定值。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--气分界面上的力学平衡遭破坏,气泡迅速膨胀,加速上浮,直至水面释出蒸汽和空气,水开始沸腾了。也就是人们常说的"水开了",由于此时气泡上升至水面破裂,对水的振荡减弱,几乎听不到"嗡嗡声",这就是"开水不响"的原因。
 
 

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