有关对流的趣味实验

来源 :今日中学生(初二版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:mqzt521
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  对流原理告诉我们:热空气往上运动,冷空气往下运动。这可以通过实验来验证。
  
  实验一:冰与沸水共存
  取一支试管,在底部置入一小块冰,上面压上一段外径稍大于试管内径的弹簧,以免冰块在水中上浮。然后在试管中灌满冷水。用木夹子夹住试管,并将试管顶部置于酒精灯上加热,见下图。不一会儿,试管顶部的水开始沸腾了,但试管底部的冰块却依然未化,泰然自如,产生了奇妙的冰与沸水共存现象。
  原理:水是热的不良导体,水中热量传递主要是对流。在实验中,温度高的水密度小而向上流动,尽管上部沸腾,但热量很难短时间内传导到底部,这就使冰块在水中暂时不会融化。
  
  


  实验二:水的对流
  取一只洁净的800毫升的玻璃烧杯,在其底部中心放上1颗稍大的紫红色高锰酸钾晶体颗粒。然后小心翼翼地往杯内注水,尽可能不扰动高锰酸钾颗粒。再将烧杯置于三脚铁支架上(注意请别垫石棉网),用酒精灯火焰对准烧杯底部中心加热,如右图所示。随着烧杯底部中心处水温升高,粉红色的水流向上部升腾,并向四周展成扇状,又沿四壁下降,形成环流。
  原理:热水密度变小上升,冷水又流过来填充,这就是对流的直观图景。通过不断对流,导致红色水渐渐扩散至整个烧杯,表明杯内水通过对流已被加热。这种现象就是茶壶中的水煮沸的表现。
  
  


  实验三:瓶底里还能燃烧的短蜡烛
  一般情况下,放在比较深的瓶底里的短蜡烛,燃烧一会儿后会自行熄灭,主要原因是蜡烛燃烧生成的气体难以让新的氧气进入瓶里,蜡烛因缺氧而熄灭。现在,我们只要把一块薄铁片剪成“T”形,如下图所示,插入瓶口就能保证蜡烛继续燃烧。
  


  原理:深瓶中燃烧的蜡烛不久就会熄灭,那是因为瓶较深、瓶口相对太小,蜡烛燃烧时产生的较热的废气往上走,全都通过瓶口排出,瓶外的氧气就无法进入瓶内。当瓶中的氧气耗尽的时候,蜡烛就灭了。用“T”形薄铁片将瓶口一分为二,就使得废气的出口与新鲜氧气的入口分开。废气出得去,新鲜氧气进得来,也就是做通了对流的渠道,瓶里的蜡烛就不容易熄灭了。
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