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科学就在身边的手抄报

编辑:宇文网时间:2015-12-06 17:19:43

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为什么肥皂泡总先上升后下降

日常生活中,我们常看到一些小朋友吹肥皂泡,一个个小肥皂泡从吸管中飞出,在阳光的照耀下,发出美丽的色彩。此时,小朋友们沉浸在欢乐和幸福之中,我们大人也常希望肥皂泡能飘浮于空中,形成一道美丽的风景。但我们常常是看到肥皂泡开始时上 升,随后便下降,这是为什么呢?

这个过程和现象,我们只要留心想一下,就会发现,它其中包含着丰富的物理知识。在开始的时候,肥皂泡里是从嘴里吹出的热空气,肥皂膜把它与外界隔开,形成里外两个区域,里面的热空气温度大于外部空气的温度。此时,肥皂泡内气体的密度小于外部空气的密度,根据阿基米德原理可知,此时肥皂泡受到的浮力大于它受到的重力,因此它会上升。这个过程就跟热气球的原理是一样的。随着上升过程的开始和时间的推移,肥皂泡内、外气体发生热交换,内部气体温度下降,因热胀冷缩,肥皂泡体积逐步减小,它受到的外界空气的浮力也会逐步变小,而其受到的重力不变,这样,当重力大于浮力时,肥皂泡就会下降。

为什么说"响水不开,开水不响"

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,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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