《中华学生百科全书》

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中华学生百科全书- 第514部分


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不知中学生们是否仔细观察过,鸟的翅膀长在鸟身上的什么部位。是背
上,还是腹部,还是在其他什么地方?为什么?能不能从物理学的观点来分
析、解释一下。
如果人们稍加注意,就会发现鸟的翅膀是长在背部而不是腹部。因为当
鸟飞行时,它的翅膀要产生升力,升力要克服鸟的自身重力,才能停留或翱
翔在天空中,不至于坠落下来。鸟的翅膀长在背部,鸟的重心自然在下部。
这样升力和重力产生对位,才是稳定的平稳。如果鸟的翅膀长在腹部,升力
和重力形成对压的格局,必然使鸟翻转或处于不稳定的平衡状态。所以,鸟
的翅膀是长在背部而不是腹部。

热胀冷缩与热缩冷胀

爱打乒乓球的人都知道,不小心把乒乓球弄瘪了,没有关系,用开水烫
烫就会使瘪的地方鼓起来。大概许多人都知道这其中的奥秘,这是由于乒乓
球里的空气热后体积膨胀,把原来瘪的地方顶起来,乒乓球就修复好了。气
体不仅有受热膨胀的特性,而且遇冷还会收缩呢,这就是平常人们所说的热
胀冷缩。
自然界中许许多多的物体都具有热胀冷缩的性质,物体的这种性质给人
们的生活带来了许多方便,也带来了一些麻烦。比如,往自行车的车把上套
塑料套时,先用热水烫一下塑料套,再往车把上套,由于热膨胀,就比较容
易地将塑料套套上车把。过一会儿,塑料套遇冷收缩,就能紧紧地套在车把
上了。而烧开水时,水壶里的水如果灌得太满,受热后体积膨胀,水会从壶
里溢出。因此就要想办法防止热胀冷缩造成的危害。比如:夏天架电线时要
架得松一些,以防止冬天电线遇冷收缩时绷断;冬天铺设铁轨时,铁轨间要
留有一定的空隙,也是为了防止夏天铁轨受热膨胀使衔接处凸起来,容易发
生火车出轨事故;为了使桥梁有膨胀和收缩的余地,在桥梁上同样也要设置
伸缩缝,以防止发生翘曲;夏天不要把自己内胎的气打得太足,防止空气受
热膨胀,使内胎爆裂,也是同样的道理。
尽管大部分物体具有热胀冷缩的性质,但是不同材料的物体热胀冷缩的
程度不相同。物体的这种性质在生活中给我们提供了帮助,把煮热的鸡蛋放
在冷水中泡一泡,由于蛋壳和鸡蛋白的收缩程度不一样,就可以使两者脱离,
剥的时候也就很容易了。在相同条件下,气体膨胀得最多,液体膨胀得较多,
固体膨胀得最少。知道了这个道理,对人们的生产和生活都是很有用的。在
建筑上,广泛采用的钢筋混凝土,就是选用热胀冷缩程度差不多的钢材和混
凝土材料,才能保证建筑物的牢固性。
在我们的生活中,物体热胀冷缩的例子数不胜数,但并不是所有的物体
都是热胀冷缩的。比如夏天我们为了快速冰镇一下啤酒,可以将啤酒放在冰
箱冷冻室中,但如果时间太长,啤酒瓶就会炸裂。这是由于在玻璃瓶冷缩的
同时,啤酒中的水结冰后体积膨胀所造成。这与烧水时水受热膨胀的情况恰
好相反,如何解释这种现象呢?
自然界中有少数物质的脾气很古怪,它们不是热胀冷缩,而是热缩冷胀,
也叫反常膨胀。温度 4℃以下的水就具有这种非同寻常的特性。水在 4℃时的
密度最大,体积最小。温度逐渐下降时,它的体积反而在逐渐增大,结成 0
℃的冰时,它的体积不是缩小而是胀大,大约比原来要增大 1/10。
由于 4℃的水密度最大,所以在北方寒冷的冬天里,河面结了厚厚的一
层冰,但在冰层的下面,水温总保持在 4℃左右,这为水中生物提供了生存
的良好环境。
水的这种反常膨胀的特性可以为人们所利用,如别具风味的冻豆腐菜,
就是使豆腐中的水结冰后,体积膨胀把豆腐中原来的小孔撑大。当冰融化后,
水从一个一个的小孔中流出来,豆腐里就留下了无数个小孔,整块豆腐呈泡
沫塑料状,这样,冰豆腐经过烹调后,小孔里盛满了汤汁,吃起来味道就非
常鲜美。
我国人民很早就知道并利用了水的这种反常膨胀特性来开采石料。寒冷
的冬季,往石缝中注上水,等水冻成冰后,由于体积膨胀,就把石头撑得四

分五裂,这样开采起来就既省力又能提高效率。
但是水的反常膨胀有时也给人们的生活带来了一些麻烦。比如在冬天,
室外的自来水管常常会由于管中的水结冰而被撑裂;汽车司机在冬天的晚上
收车后,常常要把水箱里的水放掉,以防止水箱冻裂。因此,北方的冬季特
别要做好保暖防冻措施。
另外,某些固态物质也存在着反常膨胀现象,“铅”就是其中的一种,
人们正是利用了它的这种特性(凝固后膨胀)而使铅字更清晰的。

冬冷夏热的房子

每当走到街上,在便道上经常看到许多用角铁、铁皮或铁板建造的铁房
子。有些集贸市场也常有这种构造的铁房子。
铁房子建造方便,既坚固、外表也很漂亮,又可以移动、搬迁。但从物
理学的角度看,它却有一个很大的缺点,就是冬冷夏热。你知道这是为什么
吗?
因为铁的热传导率很大,故在冬天室内的热量很快就会通过铁“墙壁”
传导出去,这样就使室内气温较低,不利于保暖;而夏天时,外界温度比室
内高,热量很容易经铁皮墙传导到室内,使室内温度升高,变得像外面一样
炎热。
因此,铁皮房子冬冷夏热不宜推广。

棉被的巧用

一提起棉被,小朋友们马上联想到冬天用来盖在身上睡觉用。其实棉被
还有许多巧用。
冷饮防化。用棉被包好冰糕等冷饮食品,能防止外界的热传导到冷饮箱
内,从而使冷冻食品能保持低温,不会融化。
安全救火。如不慎发生汽油或柴油起火,千万不能用水去扑灭。可以用
浸水的棉被去覆盖,这样会使燃油与空气隔绝,得不到氧气助燃而自行熄灭。
作战防护品。战争爆发的,如果身边没有更好的防护品,由于棉絮具有
一定的缓冲作用,对于速度较小的弹片或其他速度较小的飞行物,棉被有一
定的防护作用。在房屋中或作战坑道中,还可将棉被盖在老人或小孩的身
上。……

淘气的暖瓶塞

我家的暖瓶塞真是不听话。当灌满水时,它老是“滋滋”叫,等你不注
意的时候,它又“蹦”的一下跳起来,落到地上。你把它捡起来,重新塞在
瓶口上,它更不“老实”,按下去就弹出来,真让人生气。可是,到第二天
早上再用暖瓶倒水时,想不到它又缩进瓶口,紧紧地拔不出来,好象瓶内有
东西拉着它似的。你知道我家的暖瓶塞为什么这样不听话吗?
产生这些现象的原因,主要是暖瓶胆的真空夹层不好了。比如:瓶胆镀
的水银层脱落,这样防止热辐射的能力差了;或者瓶胆下面的抽真空的封口
破了,夹层不再是真空,热传导的能力增强了;另外一个原因是软木塞子磨
损变小或者漏气等等。
当刚刚沸腾的水灌入这种暖瓶里时,水蒸气继续大量地蒸发,由于软木
塞磨损,所以软木塞和瓶口处的摩擦力减小,并且还有漏气的地方。于是,
水蒸气通过瓶塞和瓶口的缝隙,发出“滋滋”的响声。摩擦力不够,又使塞
子被水蒸气压力冲出来。
如果当水用掉一半以后,暖瓶里上部开始积存大量的热空气。由于暖瓶
保温性能不好,这部分气体在夜间就变冷,随之压强变小,小于大气压强,
瓶塞在外界大气压强的作用下,塞子被往里压,一直到瓶口径细小部位阻止
它进一步往里缩去。这时,外部大气压强仍然大于暖瓶内部的压强。外、内
压力之差,迫使瓶塞很难拔出来。只有巧妙地旋转瓶塞,使气流能有机会流
向暖瓶内部,使得瓶内外的压强相等,才可以将暖瓶塞取下来。
你遇到过上述情况吗?如果碰上了,不妨也试一试。

鸡蛋的魔术

观看魔术表演时,经常能见到魔术师手持一个完整的带壳的鸡蛋,一转
眼功夫就放进一个瓶口比鸡蛋略细的瓶子里,鸡蛋在瓶中完好无损。这是怎
么回事呢?难道鸡蛋能变小吗?
其实,是魔术师利用物理方法,迅速、巧妙地让鸡蛋进入瓶子中的。使
鸡蛋进入瓶口略细的瓶子有两种方法:
其一:把一小团棉纱蘸上点酒精,点燃后放进准备好的空瓶中,等棉纱
快要燃烧完时,将鸡蛋扣压在空瓶的口颈上,让它的四周均匀接触瓶口,不
留任何缝隙。这时,由于瓶内热空气变冷,压强降低,瓶子外部的大气压强
大于瓶内气体的压强,于是形成一个向瓶内的压力,正好把直径略大于瓶口
的鸡蛋压进瓶口内。不过,要想从瓶内再把鸡蛋完好无损地倒出来,可就没
这么容易了。
其二:事先把鸡蛋泡在醋内,使蛋壳的石灰质变软,但颜色、形状仍然
没有变化。这时,可以把鸡蛋拉成椭圆形放进玻璃瓶内。等放进去后,鸡蛋
又恢复了原来的形状。

人类生活与大气压强

生活在地球上的人类,无时无刻不受到大气压强的作用,就像潜水员潜
入海底要受到海水的压强一样。那么,大气压强和我们的日常生活有什么关
系呢?现仅举几例来说明这个问题。
古代,人们利用大气压制造了大气压抽水机。最简单的抽水机只需要一
个两端开口的铁筒和一个与筒内壁密切配合的活塞就制成了。它的工作原理
和注射器的工作原理是一样的,都是利用大气压强把液体吸入管中。注射器
在吸药液前将活塞推到下端,然后将针头插入药液瓶中,当活塞被提起来时,
管内前端的气体极少,压强相当小。药瓶中的药液在大气压的作用下,被压
进针管中。
现在,人们经常用吸管吸各种饮料、小聪聪母液、人参蜂王浆等口服营
养液,给钢笔灌墨水,农业灌溉中常用的“虹吸现象”,新型墙壁上的挂衣
钩等等很多方面都是巧妙地利用了大气压强,为

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