生活中趣味物理 学生研究课题 王耀中.docx

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生活中趣味物理学生研究课题王耀中

冰棍与物理

高一五班王赫阳

冰棍和冰激凌是世界各国人们都喜欢的止渴解暑食品。

当你吃到凉甜可口的冰棍和冰激凌时，你是否想过，世界上最早制作冰棍和冰激凌的是哪个国家呢？

我国是冰棍和冰激凌的故乡。

早在３０００多年以前，我国就有用冰解暑的记载。

后来皇宫里就有了用奶和糖制成的冰棍。

到了元世祖忽必烈时代（大约７００多年前），皇宫里又有了类似现在冰激凌的食品，叫做冰酪。

那时，元朝统治者禁止王室以外的人制作冰酪。

直到意大利旅行家马可·波罗离华回国前，元世祖才让人把这种珍品的制作方法教给他。

马可·波罗回去后，又把这种制作方法传给了意大利王室，意大利王室把这种方法保密了约３００年，到１５３３年，法国国王和意大利人结婚以后，制作冰酪的方法才由意大利传入法国。

１７７７年美国纽约大街上才有了冰激凌广告。

我国古代劳动人民的解暑食品是冰核。

直到清代，每当盛夏到来之际，北京大街上还有人买冬天入窖保存下来的天然冰快冰核。

大约在１９３５年，北京有人想出了“绝招”：

先把天然冰放进一个大木桶里，加入适量的食盐，这样的木桶就成了一个“土冷冻室”。

再准备许多圆柱形小铁筒，每个小铁筒里都装满加了香料和糖的水，并插上一根木棍。

然后把一个个装满糖水的小铁筒放进“土冷冻室”大木桶里，封闭起来冷冻。

经过半小时后，小铁筒里的糖水就冻结成了冰棍。

由于这种解暑食品很受顾客的欢迎，所以很快就在前门大街出现了专售冰棍的商店。

为什么把食盐放到天然冰里混合后能使水结冰呢？

这是因为许多纯净物质一旦掺入杂质，它的凝固点就会降低。

放在大木桶里的天然冰，加入适量的食盐，就会因凝固点降低而融解；冰融解时要从小铁筒里的水中吸热，小铁筒的水就会放热冻结成冰。

这就是制作冰棍的道理。

当然，在现代，人们已经能用各种先进的制冷设备来制造冰棍和冰激凌等冷食了。

炎热的夏天，热气逼人，吃上一根冰棍才舒服呢！

你注意过吗，冰棍从冷藏箱里拿出来往往还冒“汽”哩！

真有趣，通常只有热的东西才冒汽，冰棍为什么会冒汽呢？

　　夏天的气温比冰棍的温度高得多，冰棍一遇到空气就要融化，融化时要从周围的空气中吸收大量的热，使空气的温度下降。

平时空气里含有一定量的水蒸气，由于温度突然降低，就达到饱和或过饱和状态。

也就是说，冰棍周围的空气由于温度降低，便容纳不下原来所含的那么多水蒸气了。

在这种情况下，多余的水蒸气就结成微小的水珠，形成一团团飘浮着的雾状水滴，经光线照射，就成了白色的水汽。

云、雾、雨、雪形成的原因也是这样。

江河湖海里的水，受到阳光照射后，不断地变成水蒸气，飘散在空气中，含有水蒸气的空气受热上升，升到一定高度，遇到冷空气，就凝成一团团悬浮的小水滴，这便是云。

靠近地面的水蒸气，遇冷也能结成一团团悬浮的小水滴，这就是雾。

所以云和雾在本质上是相同的。

在合适的条件下，云里的小水滴不断地合并成大水滴，直到上升的气流托不住它的时候，便降落下来，形成雨。

如果是冬季，这些水滴就结晶成雪花漫天飘舞。

不过，空气中饱和水汽的凝结，必须有它凝结的“核心”才行，这个核心就是飘浮在空气中的尘埃，它是促进云、雾、雨、雪形成的必要条件之一。

有趣的热学问题高一五班徐崇

冰是冷的象征，一提到它，人们就会不寒而栗。

但是，在冰雪凛冽的冬天，生活在北极圈里的爱斯基摩人，却凭着用冰垒成的房屋，熬过严寒的冬天。

在北极圈内，有取之不尽的冰，又有用之不竭的水。

每当冬天到来之前，爱斯基摩人都要建造冰屋。

他们就地取材，先把冰加工成一块快规则的长方体，这就是“砖”；用水作为“泥”。

材料准备好以后，他们在选择好的地方，泼上一些水，垒上一些冰快，再泼一些水，再垒一些冰快；前边不断地垒着，后边不断地冻结着，垒完的房屋就成为一个冻结成整体的冰屋。

这种房屋很结实，被誉为爱斯基摩人的令人羡慕的艺术杰作。

爱斯基摩人的冰屋是怎样起到保暖防寒作用的呢？

首先，由于冰屋结实不透风，能够把寒风拒之屋外，所以住在冰屋里的人，可以免受寒风的袭击。

其次，冰是热的不良导体，能很好地隔热，屋里的热量几乎不能通过冰墙传导到屋外。

再次，冻结成一体的冰屋，没有窗子，门口挂着兽皮门帘，这样可以大大减少屋内外空气的对流。

正因为如此，冰屋内的温度可以保持在零下几度到十几度，这相对于零下５０多度的屋外，要暖和多了。

爱斯基摩人穿上皮衣，在这样的冰屋里完全可以安全过冬了。

当然，冰屋里的温度比起我们冬天的室内温度要低得多，而且冰屋里也不允许生火取暖，因为冰在０℃以上就会融解成水。

呵气和吹气

冬天在室外，气温很低，手冻得难受，这时往手上呵气，会使手感到暖和些。

从锅里取刚出笼的馒头，手烫得难受，这时往手上吹气，又觉得不太烫了。

那么，为什么呵气时感到暖和，而吹气又会解除烫感呢？

　　原来，冬天在室外，人手的温度较低，从嘴里呵出的气温度较高，呵出的气速度缓慢，这时热量从呵出的暖气向冷手上传递，提高了手的温度，所以手就感到暖和。

刚出笼的馒头温度高，用手接触它后，使人产生烫感。

向手上吹气时，吹出的气速度快，促进了空气的流动，因而加快了手上水分的蒸发，水分的蒸发又会从手上吸收热量，所以手就感觉不怎么烫了。

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。

生活中的物理知识高一五班吴新冉

（液体化为气体时要吸热。

反之，气体化为液体时要放热。

电冰箱要怎样安排这两种物态变化，才能达到制冷的目的呢？

）

电冰箱是利用蒸发致冷或气化吸热的作用而达到制冷的目的。

电冰箱的喉管内，装有一种商业上称为氟利昂:

freon，俗称雪种的致冷剂。

常用的一种为二氟二氯甲烷（），是一种无色无臭无毒的气体，沸点为29℃。

氟利昂在气体状态时，被压缩器加压加压后，经喉管流到电冰箱背部的冷凝器，借散热片散热（物质被压缩后，温度就会升高）后，冷凝而成液体。

液体的氟里昂进入蒸发器的活门之后，由于脱离了压缩器的压力，就立即化为蒸汽，同时向电冰箱内的空气和食物等吸取汽化潜热（latentheatofvaporization），引致冰箱内部冷却。

汽化后的氟里昂又被压缩器压回箱外的冷凝器散热，再变为液体，如此循环不息，把冰箱内的热能泵到箱外。

电冰箱门上的星标

想一想:

（星标的数目代表不同的温度范围。

温度对冰箱中食物的储藏时期又有怎样的关系呢？

）

电冰箱内有恒温器（thermostat），以控制电源的断续，使箱内温度保持在一定的范围内，以免过冷而耗电。

双门的电冰箱，门上有星形标志，以表示冷凝格（freezercompartment）的温度等级。

1颗星：

表示温度不高于－6℃，食物可贮藏十天。

2颗星：

表示温度不高于－12℃，食物约可贮藏一个月。

3颗星：

表示温度不高于－18℃，食物约可贮藏三个月。

4颗星：

表示温度不高于－20℃，食物约可贮藏三个月外，还可以冻结鲜食物。

（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。

毛细现象高一五班魏金星

浸润和不浸润在洁净的玻璃板上放一滴水银，它能够滚来滚去而不附着在玻璃板上.把一块洁净的玻璃板浸入水银里再取出来，玻璃上也不附着水银.这种液体不附着在固体表面上的现象叫做不浸润.对玻璃来说，水银是不浸润液体.

在洁净的玻璃上放一滴水，它会附着在玻璃板上形成薄层.把一块洁净的玻璃片浸入水中再取出来，玻璃的表面会沾上一层水.这种液体附着在固体表面上的现象叫做浸润.对玻璃来说，水是浸润液体.

同一种液体，对一种固体来说是浸润的，对另一种固体来说可能是不浸润的.水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡.水银不能浸润玻璃，但能浸润锌.

把浸润液体装在容器里，例如把水装在玻璃烧杯里，由于水浸润玻璃，器壁附近的液面向上弯曲（图1甲）,把不浸润液体装在容器里,例如把水银装在玻璃管里，由于水银不浸润玻璃，器壁附近的液面向下弯曲（图1乙）.在内径较小的容器里，这种现象更显著，液面形成凹形或凸形的弯月面.

毛细现象把几根内径不同的细玻璃管插入水中,可以看到,管内的水面比容器里的水面高，管子的内径越小,里面的水面越高（图2甲）.把这些细玻璃管插入水银中,发生的现象正好相反,管子里的水银面比容器里的水银面低，管子的内径越小,里面的水银面越低（图2乙）.

浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的现象,叫做毛细现象.能够产生明显毛细现象的管叫做毛细管.

液体为什么能在毛细管内上升或下降呢?

我们已经知道,液体表面类似张紧的橡皮膜,如果液面是弯曲的,它就有变平的趋势.因此凹液面对下面的液体施以拉力，凸液面对下面的液体施以压力.浸润液体在毛细管中的液面是凹形的,它对下面的液体施加拉力,使液体沿着管壁上升,当向上的拉力跟管内液柱所受的重力相等时,管内的液体停止上升，达到平衡.同样的分析也可以解释不浸润液体在毛细管内下降的现象.

在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子.植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管,它能把土壤里的水分吸上来.砖块吸水、毛巾吸汗、粉笔吸墨水都是常见的毛细现象.在这些物体中有许多细小的孔道,起着毛细管的作用.

混响是怎么回事高一五班潘晓伟

声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些．这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就感觉到声源停止发声后声音还继续一段时间．这种现象叫做混响，这段时间叫做混响时间．混响时间的长短是音乐厅、剧院、礼堂等建筑物的重要声学特性．

对讲演厅来说，混响时间不能太长．我们平时讲话，每秒钟大约发出2～3个单字，假定发出两个单字“物理”，设想混响时间是3秒，那么，在发出“物”字的声音之后，虽然声强逐渐减弱，但还要持续一段时间（3秒），在发出“理”字的声音的时刻,“物”字的声强还相当大．因而两个单字的声音混在一起，什么也听不清楚了.但是,混响时间也不能太短，太短则响度不够，也听不清楚．因此需要选择一个最佳混响时间．北京科学会堂有一个学术报告厅，混响时间为1秒．

不同用途的厅堂，最佳混响时间也不相同，一般来说，音乐厅和剧场的最佳混响时间比讲演厅要长些，而且因情况不同而不同．轻音乐要求节奏鲜明，混响时间要短些，交响乐的混响时间可以长些．难于听懂的剧种如昆曲之类，混响时间一长，就更难于听懂.节奏较慢而偏于抒情的剧种，混响时间则可以长些．总之，要有一定的、恰当的混响时间，才能把演奏和演唱的感情色彩表现出来，收到应有的艺术效果．北京“首都剧场”的混响时间，坐满观众时为1.36秒，空的时候是3.3秒．这是因为满座时，吸收声音的物体多了，所以混响时间缩短，上面所说的最佳混响时间是指满座时的混响时间．高级的音乐厅或剧场，为了满足不同的要求，需要人工调节混响时间．其中一种办法是改变厅堂的吸声情况．在厅堂内安装一组可以转动的圆柱体，柱面的一半是反射面，反射强、吸收少；另一半是吸声面，反射弱、吸收多．把反射面转到厅堂的内表面，混响时间就变长；反之，把吸收面转到厅堂的内表面，混响时间就变短．

高水平的音乐会都不使用扩音